Brevet FR3143195A1 — publié le 20240614

Capteur optique Capteur optique (1) comportant une pluralité de cellules photosensibles, chaque cellule comportant : une capacité d’intégration (C m ), un circuit de lecture (10) de la charge de la capacité d’intégration (C m ), au moins un transistor MOS (31 ; 32) fonctionnant sous le seuil, dont le courant drain-source influe sur la charge de la capacité d’intégration (C m ), au moins une photodiode (21 ; 22) fonctionnant en mode photovoltaïque, reliée à la grille de ce transistor, de telle sorte que le courant drain-source du transistor MOS augmente quand le courant généré par la photodiode diminue et inversement. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Capteur optique La présente invention concerne le domaine des capteurs optiques, et concerne plus particulièrement un capteur à faible consommation d’énergie, pouvant reproduire certains comportements d’une rétine biologique, et utilisable notamment dans des architectures bio-inspirées. Il a déjà été proposé divers systèmes d’acquisition et de traitement d’informations visuelles, notamment bio-inspirés. La majorité des capteurs optiques artificiels bio-inspirés dans l’art antérieur fonctionne selon le principe que, plus l’intensité lumineuse reçue est importante, plus la fréquence des impulsions électriques générées par le capteur est élevée. Suivant ce principe, à l’échelle d’un imageur et en mode luminance, une scène visuelle est capturée au travers d’une image - en noir et blanc - « positive ». Le capteur décrit dans le brevet FR3072564 fonctionne selon ce principe et peut se comporter de la même façon qu’une cellule biologique de type « ON » ganglion rétinienne. Cependant, ce genre de capteurs n’offre pas la possibilité d’ajuster avec précision la dynamique à faible luminance (situation d’éclairage réduit à moyen, i.e., de 50 à 3000 lux). Ceci correspond dans la vie courante à des espaces éclairés domestiques ou industriels, pour lesquels un besoin en capteurs d’images basse consommation est requis. Par ailleurs, des capteurs optiques dits « événementiels » développés par la société Prophesee sont disponibles sur le marché. Ces imageurs codent l’information seulement lorsqu’un pixel change d’intensité. Ainsi, il est nécessaire d’observer des mouvements au sein de la scène visuelle pour obtenir une image, et il n’est pas possible d’extraire une image statique. Ces capteurs, reproduisant une scène visuelle à partir d’une image vidéo, sont alimentés par une tension d’alimentation de l’ordre du volt ou au-delà, ce qui conduit à une puissance électrique de l’ordre de 100 nW par unité. Il existe donc un besoin pour perfectionner encore les capteurs optiques, notamment afin de disposer d’un capteur performant, de consommation électrique relativement faible et avec une possibilité, si cela est recherché, d’ajuster la dynamique en éclairage intérieur. L’invention vise à répondre à cet objectif et a pour objet, selon l’un de ses aspects, un capteur optique comportant : une capacité d’intégration, un circuit de lecture de la charge de la capacité d’intégration, au moins un transistor MOS fonctionnant sous le seuil, dont le courant drain-source influe sur la charge de la capacité d’intégration, au moins une photodiode fonctionnant en mode photovoltaïque, reliée à la grille de ce transistor, de telle sorte que le courant drain-source du transistor MOS augmente quand le courant généré par la photodiode diminue et inversement. Le capteur selon l’invention possède une grande efficacité énergétique et peut avoir une consommation ultra-faible, par exemple de l’ordre de 100 pW, soit une consommation de puissance plus faible de 3 ordres de grandeur que certains capteurs de l’art antérieur, ce qui est proche de l’efficacité énergétique d’une rétine biologique de l’œil humain (voir « Event-Based Neuromorphic Systems », Book, S-C Liu et al, Wiley 2015 ; Table 3.1, page 42). Cet avantage est notamment lié au fonctionnement sous le seuil du transistor et à l’utilisation de la photodiode en mode photovoltaïque. Le fonctionnement du transistor sous le seuil correspond à l’existence d’un courant drain-source variant exponentiellement avec la tension de commande de grille dans la région dite d’inversion faible du transistor (‘weak-inversion region’ ou ‘subthreshold region’ en anglais) où la tension grille-source est en deçà de la tension de seuil pour laquelle la zone d’inversion apparaît, c’est-à-dire crée un canal de conduction entre le drain et la source. La photodiode fonctionne en mode photovoltaïque circuit ouvert où la tension à ses bornes est strictement positive. Dans ce mode et du fait de la présence du circuit ouvert, la photodiode ne dissipe pas de puissance, contrairement au mode usuel (mode récepteur) dans lequel la photodiode est polarisée en inverse. Du fait que le courant drain-source du transistor MOS est inversement proportionnel au courant photovoltaïque, l’invention permet d’obtenir une représentation inversée d’une scène visuelle, que ce soit une image statique ou une vidéo, par codage de la luminance perçue à la manière d’un « négatif » si l’on transpose à la photographie. En effet, dans sa version en mode luminance, et lorsque le circuit de lecture comporte un neurone artificiel, le capteur délivre des impulsions électriques avec la plus grande fréquence lorsque l’intensité lumineuse à laquelle il est exposé est la plus faible. Ainsi, un imageur de N*N capteurs reproduit une image « négative » d’une scène visuelle. L’invention repose sur un changement de paradigme pour l’extraction d’une image. En effet, les capteurs optiques événementiels ou à impulsions usuels extraient une image « positive », reconstituée de telle sorte que plus le capteur est illuminé, plus la fréquence des impulsions générées par le capteur est élevée. Pour l’objet de la présente invention, le changement de paradigme existe dans le sens où une image « négative » est extraite. Le capteur selon l’invention permet un ajustage in situ de la dynamique de codage pour différentes gammes de luminance, pouvant atteindre des niveaux très faibles ( Par « photodiode dans l’obscurité », on entend une photodiode éclairée par une luminance nulle ou faible, située entre 0 et 3000 lux, notamment entre 0 et 1500 lux, mieux entre 0 et 500 lux, encore mieux entre 0 et 50 lux. Le circuit de lecture peut comporter au moins un neurone artificiel, étant par exemple de type « Octopus » (comme décrit dans « Event-Based Neuromorphic Systems », Book, S-C Liu et al, Wiley 2015 ; .4, page 161), « Leaky Integrate and Fire » ou « Axon-Hillock ». De préférence, le neurone artificiel génère des impulsions à une fréquence qui dépend de la puissance optique reçue par ladite au moins une photodiode, la fréquence des impulsions étant inversement proportionnelle à ladite puissance. Dans un mode de réalisation, le transistor MOS est un transistor d’activation agencé pour charger la capacité d’intégration lorsque la photodiode reliée à sa grille est dans l’obscurité Le transistor d’activation est préférentiellement de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode, le drain à la capacité d’intégration et la source à une tension d’alimentation du capteur. La cathode de la photodiode peut être connectée à la masse. Cela permet un réglage fin de la dynamique, c’est-à-dire du contraste en fréquence (pour un contraste d’intensité lumineuse) d’impulsions électriques générées par un neurone artificiel compris dans le circuit de lecture, en ajustant la tension d’alimentation, comme il sera mis en évidence par les formules ci-après. Alternativement, le transistor d’activation est de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode, le drain à une tension d’alimentation du capteur et la source à la capacité d’intégration. L’anode peut être connectée au point chaud de l’alimentation. Dans un autre mode de réalisation, le transistor MOS est un transistor de désactivation agencé pour décharger la capacité d’intégration lorsque la photodiode reliée à sa grille est dans l’obscurité. Le transistor de désactivation est préférentiellement de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode, le drain à un miroir de courant connecté à la capacité d’intégration et la source à une tension d’alimentation du capteur. Alternativement, le transistor de désactivation est de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode, le drain à une tension d’alimentation du capteur et la source à un miroir de courant connecté à la capacité d’intégration. Le transistor MOS peut être de technologie standard sur substrat massif. Le transistor MOS peut être à déplétion totale, dit MOS sur SOI (« Silicon On Insulator » en anglais, pour silicium sur isolant), constitué d'un empilement d'une couche de silicium (de 50 nm à quelques µm d'épaisseur) sur une couche d'isolant. Le transistor MOS peut être un type de transistor non-planaire (transistor 3D), notamment un transistor à effet de champ à ailettes (en anglais « fin field-effect transistor » ou FinFET) qui est un dispositif multi-grille, un transistor à effet de champ MOSFET (FET à structure métal/oxyde/semi-conducteur) construit sur un substrat où la grille est placée sur deux, trois ou quatre côtés du canal, formant un structure à double grille. En particulier, le transistor MOS peut être de type GAAFET (gate all around field effect transistor), un dérivé du FinFET, permettant d’atteindre des nœuds technologiques à 5 ou 3 nm. D’autres structures sont encore possibles. De préférence, le capteur comporte au moins une cellule photosensible est de type « OFF », la cellule comprenant : Une partie excitatrice comprenant : - au moins un transistor MOS d’activation, fonctionnant sous le seuil, dont le courant drain-source influe sur la charge de la capacité d’intégration, et - au moins une photodiode fonctionnant en mode photovoltaïque, reliée à la grille de ce transistor d’activation, de telle sorte que le courant drain-source du transistor MOS d’activation est inversement proportionnel au courant photovoltaïque généré par la photodiode, le transistor d’activation étant agencé pour charger la capacité d’intégration lorsque la photodiode est dans l’obscurité; et Une partie inhibitrice comprenant : - plusieurs transistors MOS de désactivation, fonctionnant sous le seuil, dont les courants drain-source influent sur la charge de la capacité d’intégration, et - plusieurs photodiodes fonctionnant en mode photovoltaïque, chacune étant reliée à la grille d’un des transistors de désactivation, de telle sorte que le courant drain-source de ce transistor est inversement proportionnel au courant photovoltaïque généré par la photodiode associée, le transistor de désactivation étant agencé pour décharger la capacité d’intégration lorsque la photodiode associée est dans l’obscurité, la photodiode associée au transistor d’activation étant entourée par les photodiodes associées aux transistors de désactivation. Ainsi, le capteur est biomimétique, se comportant de la même façon qu’une cellule biologique de type « OFF » ganglion rétinienne. Une telle cellule permet d’extraire les bords orientés dans une image, ce qu’on appelle aussi exaltation des contrastes. De préférence, le transistor d’activation est de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode associée, le drain à la capacité d’intégration et la source à une tension d’alimentation Vdd ex du capteur. Le transistor de désactivation est préférentiellement de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode, le drain à un miroir de courant connecté à la capacité d’intégration et la source à une tension d’alimentation Vdd inh du capteur. En variante, le transistor d’activation est de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode, le drain à une tension d’alimentation Vdd ex du capteur et la source à la capacité d’intégration. Le transistor de désactivation peut être de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode, le drain à une tension d’alimentation Vdd inh du capteur et la source à un miroir de courant connecté à la capacité d’intégration, la tension d’alimentation Vdd inh étant préférentiellement égale à Vdd ex . Le capteur peut comporter un ensemble de pixels organisés en matrice comprenant une pluralité de cellules de type « OFF » telles que définies plus haut. Dans un mode de réalisation, chaque cellule « OFF » comporte un pixel central correspondant à la partie excitatrice et plusieurs pixels périphériques correspondant à la partie inhibitrice, les pixels périphériques étant notamment au nombre de quatre et les pixels de la cellule « OFF » étant alors préférentiellement agencés sur la matrice sous forme de croix. De préférence, chaque pixel comporte une seule photodiode connectée à plusieurs transistors différents de sorte à servir plusieurs cellules « OFF », la photodiode étant notamment connectée à cinq transistors différents dont un transistor d’activation d’un pixel central et quatre transistors de désactivation de pixels périphériques. L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé d’acquisition d’une image ou d’une vidéo, notamment sous un éclairage inférieur ou égal à 3000 lux, en utilisant le capteur selon l’invention. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : La représente l’évolution de la tension en circuit ouvert d’une photodiode en mode photovoltaïque en fonction de la luminance ; la illustre schématiquement un premier exemple de capteur selon l’invention ; la représente schématiquement un deuxième exemple de capteur selon l’invention ; la illustre schématiquement un premier exemple de cellule « OFF » d’un capteur selon l’invention ; la représente schématiquement un deuxième exemple de cellule « OFF » d’un capteur selon l’invention ; la illustre schématiquement un capteur selon l’invention comportant un ensemble de pixels ; la illustre schématiquement une simulation d’un capteur selon l’invention comportant un ensemble de pixels ; la représente la réponse temporelle de différents pixels d’un capteur selon l’invention dans un environnement correspondant à un stade éclairé de nuit ; la illustre la réponse temporelle de différents pixels d’un capteur selon l’invention dans un environnement correspondant à un appartement bien éclairé ; la représente le résultat de la simulation d’une cellule « OFF » selon l’invention à différentes luminances ; la illustre schématiquement le résultat expérimental, à différentes luminances et à une tension d’alimentation donnée, obtenu pour les impulsions électriques générées par un capteur selon l’invention comportant un ensemble de pixels ; la est analogue à la avec changement de la tension d’alimentation ; la résume les résultats expérimentaux issus des figures 11 et 12 en représentant la fréquence des impulsions électriques générées en fonction de la luminance ; la illustre schématiquement les impulsions générées par un neurone artificiel de type Octopus relié à un capteur selon l’invention ; et la est similaire à la avec changement de la tension d’alimentation. Description détaillée On a illustré schématiquement à la une courbe de l’évolution de la tension en circuit ouvert d’une photodiode en mode photovoltaïque en fonction de la luminance. La photodiode est par exemple de technologie TSMC 65 nm. L’axe des ordonnées représente la tension en circuit ouvert V co de la photodiode en mV, et l’axe des abscisses représente la luminance en lux. Cette courbe est croissante avec différentes pentes. La zone d’intérêt pour couvrir la majeure partie des applications de l’invention est encerclée en pointillés et se situe entre 0 et 1000 lux, ce qui correspond à une tension en circuit ouvert comprise entre 200 mV et 400 mV. La illustre schématiquement un premier exemple de capteur optique 1 selon l’invention. Un tel capteur peut comporter un transistor PMOS 31, une photodiode 21, une capacité d’intégration C m et un circuit de lecture 10. La photodiode 21 est reliée à la grille du transistor 31 par son anode, sa cathode étant connectée à la masse. Le drain du transistor 31 est connecté à une borne de la capacité d’intégration C m constituant également une entrée-sortie du circuit de lecture 10. La photodiode 21 fonctionne en mode photovoltaïque circuit ouvert où la tension à ses bornes est strictement positive, V co > 0, et le courant la traversant est nul. Dans ce mode, la photodiode ne dissipe pas d’énergie, contrairement au mode usuel (mode photoconducteur) dans lequel la photodiode est polarisée en inverse. La tension V CO générée par la photodiode est égale à : Avec , la tension thermique étant proche de 25 mV pour une température ambiante de 300 K, le courant photovoltaïque généré par la photodiode et le courant de saturation de la jonction PN de la photodiode. Celle-ci est considérée idéale, i.e. le facteur d’idéalité de la jonction est égal à 1. On peut relever qu’avec une telle configuration du circuit, pour une tension d’alimentation V dd fixée, le potentiel de source n’est pas « flottant ». En effet, la tension grille-source qui commande le courant I d du transistor MOS 31 est égale à : En pratique, cette tension sera réglée de préférence de telle sorte que le transistor MOS 31 fonctionne sous le seuil, afin d’assurer une consommation de puissance relativement faible du capteur optique. Le transistor 31 fonctionne sous le seuil, c’est-à-dire dans la région d’inversion faible où la tension grille-source est inférieure à la tension de seuil : V S G th . Le courant de drain varie alors exponentiellement avec la tension V S G . Ainsi, la caractéristique courant-tension pour le transistor MOS 31 est la suivante : Pour V sd > 3.V t , avec n le facteur d’idéalité du MOSFET. I p correspond à un courant dépendant de paramètres géométriques (longueur et largeur de grille, épaisseur d’oxyde) et technologiques (tel que le dopage du substrat) d’un transistor MOS . Dans cette configuration de circuit du capteur, le transistor MOS 31 est un transistor d’activation agencé pour charger la capacité d’intégration C m lorsque la photodiode 21 reliée à sa grille est dans l’obscurité. Si le circuit de lecture 10 était un neurone artificiel, le courant de charge I ex de la capacité d’intégration C m serait un courant d’excitation du neurone, qui est par ailleurs égal au courant de drain I d . En introduisant l’équation 2 dans l’équation 3 et en remplaçant I d par I ex , on obtient : En introduisant l’équation 1 dans l’équation 4, on obtient : Si l’on considère le cas idéal où n=1 (ce qui correspond à une pente sous le seuil idéale pour un MOSFET), on obtient : Cette dernière équation démontre que le courant d’excitation I ex (le courant drain-source I d du transistor MOS) est inversement proportionnel au courant photovoltaïque I ph , ce qui signifie que le capteur optique selon l’invention se distingue clairement du fonctionnement des capteurs optiques à impulsions conventionnels. En effet, des impulsions électriques seront générées par le neurone artificiel 10 à très faible luminance. La fréquence de ces impulsions diminue lorsque l’intensité lumineuse augmente. Par ailleurs, l’équation 6 montre qu’un réglage fin de la dynamique, c’est-à-dire du contraste en fréquence (pour un contraste d’intensité lumineuse donné) des impulsions électriques générées par le neurone artificiel, est possible, en ajustant la tension d’alimentation Vdd. Le capteur selon l’invention offre ainsi une possibilité de réglage efficace pour la dynamique, en particulier pour s’adapter aux niveaux d’éclairement en intérieur (50 à 3000 lux, niveaux rencontrés pour des locaux domestiques et/ou bâtiments industriels) pour de nombreuses applications. La représente schématiquement un deuxième exemple de capteur selon l’invention qui est une variante du circuit de la où le transistor MOS 31 est de type NMOS. Sa grille est connectée à la cathode de la photodiode 21, son drain à la tension d’alimentation Vdd du capteur et sa source à la capacité d’intégration C m . Dans cet exemple aussi, le transistor 31 est un transistor d’activation agencé pour charger la capacité lorsque la photodiode est dans l’obscurité. Cependant, contrairement à l’exemple précédent, le potentiel de la source du transistor MOS est « flottant » dans cette implémentation, la tension grille-source étant égale à : Où est la tension aux bornes de la capacité de membrane, dite tension de membrane du neurone artificiel 10. Ceci altère la commande du courant drain du transistor (ou courant d’excitation) qui va dépendre de la tension de membrane Les circuits de capteur décrits ci-dessus peuvent être utilisés pour réaliser des cellules « OFF ». La représente schématiquement un premier exemple de cellule « OFF » d’un capteur selon l’invention. La cellule « OFF » 101 comporte un pixel central PC, formant une partie excitatrice 102 de la cellule, et quatre pixels périphériques N, E, S, O formant une partie inhibitrice 103 de la cellule. Le pixel central PC est relié à chacun des pixels périphériques N, E, S, O au niveau du potentiel de membrane, partageant ainsi le même circuit lecture 10 qui peut être un neurone artificiel. La partie excitatrice 102 comprend le même circuit de la , à savoir un transistor PMOS d’activation 31 et une photodiode 21 reliée par son anode à la grille de ce transistor. Cette partie excitatrice est alimentée par une tension Vdd ex . Chaque pixel N, E, S, O de la partie inhibitrice 103 est similaire au circuit de la , à la différence que le transistor est un transistor de désactivation 32 dont le drain est connecté à un miroir de courant 34 relié à la capacité d’intégration C m , et la source du transistor est connectée à une tension d’alimentation Vdd inh . Ainsi, au courant d’excitation i_exc se retranche la somme de tous les courants d’inhibition i_inh, somme « pondérée » en fonction de l’intensité lumineuse présente aux pixels N, E, S, O. Il est à noter également que cette architecture offre la possibilité d’optimiser les contrastes par l’ajustement de Vdd inh . La cellule « OFF » est aussi possible à implémenter en utilisant l’architecture représentée à la , en utilisant des transistors MOS de type N pour les parties excitatrice et inhibitrice couplées à la photodiode. La partie excitatrice 102 comprend le même circuit de la , à savoir un transistor NMOS d’activation 31 et une photodiode 21 reliée par sa cathode à la grille de ce transistor. Cette partie excitatrice est alimentée par une tension Vdd ex . Chaque pixel N, E, S, O de la partie inhibitrice 103 est similaire au circuit de la , à la différence que le transistor est un transistor de désactivation 32 dont la source est connectée à un miroir de courant 34 relié à la capacité d’intégration C m , et le drain du transistor est connecté à une tension d’alimentation Vdd inh . Comparée à la première architecture, cette deuxième architecture de cellule « OFF » présente l’inconvénient d’avoir les sources des transistors flottantes. La illustre schématiquement un capteur selon l’invention comportant un ensemble de pixels 100 organisés en matrice comprenant une pluralité de cellules de type « OFF » 101. Chaque cellule « OFF » 101 comporte un pixel central PC et quatre pixels périphériques N, E, S, O, agencés de sorte à former une croix sur la matrice, les pixels périphériques étant nommés après les quatre points cardinaux NORD, EST, SUD, OUEST, selon leur orientation par rapport au pixel central PC. Dans cet exemple de matrice, chaque pixel 100 comporte une seule photodiode connectée à plusieurs transistors différents, de sorte à servir plusieurs cellules « OFF » 101, la photodiode étant alors connectée à cinq transistors différents dont un transistor d’activation 31 d’un pixel central PC et quatre transistors de désactivation 32 de pixels périphériques N, E, S, O. Pour des raisons de simplification, on désignera une cellule « OFF » par les coordonnées de son pixel central sur la matrice. Ainsi, lorsqu’on indique qu’une cellule est labellisée (C8, L8), cela signifie que son pixel central est situé à la colonne 8 et à la ligne 8 de la matrice. La même photodiode est par exemple utilisée à la fois pour le pixel central la cellule « OFF » labellisée (C8, L8), que pour les pixels périphériques des cellules « OFF » adjacentes dont les pixels centraux ont les mêmes coordonnées que les pixels périphériques de la cellule « OFF » en question. Les pixels périphériques des cellules « OFF » adjacentes sont : - le pixel EST de la cellule labellisée (C7, L8), - le pixel OUEST de la cellule labellisée (C9, L8), - le pixel SUD de la cellule labellisée (C8, L7), et - le pixel NORD de la cellule labellisée (C8, L9). Ainsi, si l’on considère que la matrice de pixels est conçue selon la première architecture de cellule « OFF » représentée à la , implémentée avec des transistors PMOS, cinq interconnexions partent de l’anode de la photodiode partagée vers des grilles de transistors PMOS (dont un transistor d’activation d’un pixel central PC et quatre transistors de désactivation de pixels périphériques), ce qui requiert un routage mais ne pose pas de problème de sortance (grâce à l’impédance d’entrée très élevée présentée par ces transistors). Vu que les sources de transistors ne sont pas flottantes dans cette première architecture, il est possible d’avoir une seule photodiode par pixel, partagée entre plusieurs cellules « OFF », tout en ayant deux tensions d’alimentation différentes Vdd ex et Vdd inh . Cependant, si l’on considère que la matrice de pixels est conçue selon la deuxième architecture de cellule « OFF » illustrée à la , implémentée avec des transistors NMOS, cinq interconnexions partent aussi de la cathode de la photodiode partagée vers des grilles de transistors NMOS. Toutefois, afin de maintenir un potentiel identique sur les grilles des transistors, il n’est possible d’avoir qu’une seule photodiode par pixel, partagée entre plusieurs cellules « OFF », que lorsque Vdd ex = Vdd inh . Sinon, il faudra deux photodiodes par pixel, ce qui réduit l’intérêt. La première architecture est donc préférée, non seulement parce qu’elle n’utilise qu’une seule photodiode par pixel, mais aussi parce qu’elle permet un réglage fin des contrastes par l’ajustement de Vdd inh . Afin de montrer les potentialités du capteur optique selon l’invention, une matrice de pixels 64*64 a été simulée. La illustre schématiquement cette simulation. Il est procédé à une lecture séquentielle pendant 50 µs de chaque pixel illuminé (50 / 100 / 250 / 500 / 1000 / 5000 lux), l’un après l’autre. Ainsi, lorsqu’un pixel illuminé est connecté au neurone artificiel 10, ce dernier encode l’intensité lumineuse sous la forme d’impulsions électriques - codage temporel et fréquentiel -, comme pour une rétine biologique. Il est à noter que les courants de fuite (inhibiteurs) associés aux pixels dans l’obscurité (pixels non éclairés -luminance de 0 lux - qui ne sont jamais sélectionnés dans les simulations données ci-après) ont été pris en compte dans la simulation. La représente la réponse temporelle de différents pixels d’un capteur selon l’invention dans un environnement correspondant à un stade éclairé de nuit avec une intensité lumineuse maximale de 1500 lux. Il s’agit de la réponse en fonction du temps de six pixels, du moins au plus illuminé, embarqués dans une matrice de 64*64 pixels (les autres pixels étant dans l’obscurité, c’est-à-dire, une luminance de 0 lux), chaque pixel ayant une luminance différente. La tension de membrane du neurone artificiel est tracée en fonction du temps. Le neurone réagit promptement à la variation d’intensité lumineuse observée lors d’un passage d’un pixel illuminé à un autre. Pour cet exemple, la tension d’alimentation Vdd a été ajustée de telle sorte que, lorsque l’intensité lumineuse varie de 50 à 5000 lux (2 ordres de grandeur entre le pixel le moins illuminé à celui qui l’est le plus), le ratio d’impulsions électriques délivrées par le neurone (et donc la fréquence) soit supérieur à 10 (ratio correspondant au nombre d’impulsions pour 50 lux divisé par le nombre d’impulsions pour 5000 lux). La illustre schématiquement la réponse temporelle de différents pixels d’un capteur selon l’invention dans un environnement correspondant à un appartement bien éclairé avec une intensité lumineuse maximale de 400 lux. Il s’agit de la réponse en fonction du temps de six pixels, du moins au plus illuminé, embarqués dans une matrice de 64*64 pixels (les autres pixels étant dans l’obscurité), chaque pixel ayant une luminance différente. La tension d’alimentation Vdd a été ajustée de façon à augmenter le ratio – supérieur à 10 - entre le nombre d’impulsions électriques, lorsque l’intensité lumineuse varie de 50 à 500 lux (pour le cas précédent, ce ratio pour cette variation d’intensité lumineuse était de 3, alors qu’il était de 10 lorsque l’intensité lumineuse variait de 50 à 5000 lux). La représente schématiquement le résultat de la simulation d’une cellule « OFF » selon l’invention à différentes luminances. La cellule « OFF » de la a été utilisée pour la simulation illustrée sur la . On observe clairement que lorsque le pixel central est plus illuminé (1000 lux), la fréquence des impulsions électriques délivrée par le neurone artificiel diminue (par rapport à une illumination de seulement 100 lux), fonctionnement mimant parfaitement la biologie. Afin de valider expérimentalement le concept du capteur optique à image négative, une puce 64*64 pixels a été conçue. Cette puce a pu être mesurée sous pointes, dans des conditions de faibles luminances comme celles présentées pour les simulations précédentes. Pour la caractérisation, la réponse du neurone artificiel a été mesurée pour un pixel, pour différentes conditions de luminances. Un premier résultat expérimental est illustré à la , avec un pixel observé pendant 50 µs, d’une situation correspondant à la pièce dans « l’obscurité » (1 lux, (a)) jusqu’à un éclairement sur la puce de 1300 lux ( (c)), la tension d’alimentation du pixel étant de 600 mV et celle du neurone 300 mV. De la , plusieurs enseignements peuvent être tirés. En effet, conformément à la théorie : (i) le pixel génère bien des spikes dans l’obscurité, (ii) à lumière ambiante (intensité lumineuse ~ 1000 lux, correspondant à la (b)), la fréquence des impulsions électriques diminue, (iii) si l’on accroît l’intensité lumineuse (~ 1300 lux, correspondant à la (c)), la fréquence continue à décroître. Il est à noter que si l’on continue à augmenter la luminance, le neurone ne générera plus d’impulsions électriques. Pour vérifier la possibilité d’ajuster la dynamique d’intensité lumineuse (et/ou de fréquence d’impulsions générées par le neurone) par le réglage de la tension d’alimentation du pixel, cette dernière a été augmentée à 700 mV, la tension d’alimentation du neurone restant la même. Les résultats sont présentés à la . On observe clairement une augmentation de la dynamique d’intensité lumineuse du pixel : à 1000 lux et à 1300 lux, plus d’impulsions sont générées par rapport à la . La résume les résultats des figures 11 et 12 en représentant schématiquement la fréquence des impulsions électriques en kHz générées en fonction de la luminosité en lux. Cette figure illustre la possibilité de contrôler la dynamique d’intensité lumineuse du capteur optique via la tension d’alimentation du pixel, afin qu’il s’adapte aux conditions d’éclairement de son environnement. Ces résultats expérimentaux confortent les résultats montrés en simulation précédemment (figures 8 et 9). La puce électronique intégrant le capteur avec le circuit de lecture peut être encapsulée de façon conventionnelle dans un boîtier. Alternativement, une colle d’enrobage polymérisable sous rayonnement UV ou sous l’effet de la chaleur fait office de résine d’encapsulation ou d’enrobage répondant aux contraintes mécaniques et d’humidité. Sans solvant et avec une grande pureté ionique, une telle colle protège de la corrosion et permet une grande fiabilité et durabilité de la puce. La illustre schématiquement les impulsions générées par un neurone artificiel de type Octopus relié à un capteur selon l’invention tel que décrit à la . Ces impulsions ont une fréquence d’environ 386 kHz, et ont été obtenues avec une tension d’alimentation du pixel à 550 mV et une tension de la photodiode V co = 350 mV. Cet exemple corrobore la possibilité d’ajuster la fréquence d’impulsions générées par le neurone par le réglage de la tension d’alimentation du pixel. La est similaire à la avec augmentation de la tension d’alimentation du pixel de 100 mV. La fréquence des impulsions augmente alors à environ 4,5 MHz. Les applications potentielles de l’invention concernent les domaines de l’électronique embarquée, c’est-à-dire ne pouvant bénéficier d’un raccord au réseau électrique. Pour ces applications, l’installation d’un capteur selon l’invention en sera facilitée, car aucune modification des infrastructures n’est requise pour alimenter le capteur, une pile ou batterie étant suffisante. Dans ce contexte, les applications sont nécessairement celles de l’Internet des Objets où une information visuelle aussi rudimentaire soit-elle est requise. Des exemples peuvent être cités dans le domaine de la domotique (notamment aide aux personnes âgées) et des transports (comptage de personnes dans les bus, métro, gares ferroviaires et terrestres, aéroports). La déclinaison de ces applications pourra être effectuée dans les lieux très sombres, puisque l’invention permet d’ajuster la dynamique de codage dans les gammes de luminance basse ( L’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus. Par exemple, il est possible de prévoir un autre agencement des pixels de la cellule « OFF » de la matrice. Par exemple, la croix décrite ci-avant peut être tournée d’un angle de 45°, c’est-à-dire être en « X » sur la matrice de pixels plutôt qu’en « + », les pixels périphériques occupant alors les orientations nord-est, nord-ouest, sud-est et sud-ouest. Les pixels périphériques peuvent également être au nombre de huit, au lieu de quatre. On peut associer au capteur différentes lentilles ou optiques, par exemple à focale fixe ou variable. Capteur optique (1) comportant : une capacité d’intégration (C m ), un circuit de lecture (10) de la charge de la capacité d’intégration (C m ), au moins un transistor MOS (31 ; 32) fonctionnant sous le seuil, dont le courant drain-source influe sur la charge de la capacité d’intégration (C m ), au moins une photodiode (21 ; 22) fonctionnant en mode photovoltaïque, reliée à la grille de ce transistor, de telle sorte que le courant drain-source (I d ) du transistor MOS augmente quand le courant généré par la photodiode diminue et inversement. Capteur (1) selon la revendication précédente, le transistor MOS (31) étant un transistor d’activation agencé pour charger la capacité d’intégration (C m ) lorsque la photodiode (21) reliée à sa grille est dans l’obscurité. Capteur (1) selon la revendication précédente, le transistor d’activation (31) étant de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode (21), le drain à la capacité d’intégration (C m ) et la source à une tension d’alimentation (Vdd, Vdd ex ) du capteur. Capteur (1) selon la revendication 2, le transistor d’activation (31) étant de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode (21), le drain à une tension d’alimentation (Vdd, Vdd ex ) du capteur et la source à la capacité d’intégration (C m ). Capteur (1) selon la revendication 1, le transistor MOS (32) étant un transistor de désactivation agencé pour décharger la capacité d’intégration (C m ) lorsque la photodiode (22) reliée à sa grille est dans l’obscurité. Capteur (1) selon la revendication précédente, le transistor de désactivation (32) étant de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode (22), le drain à un miroir de courant (34) connecté à la capacité d’intégration (C m ) et la source à une tension d’alimentation (Vdd, Vdd inh ) du capteur. Capteur (1) selon la revendication 5, le transistor de désactivation (32) étant de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode (22), le drain à une tension d’alimentation (Vdd, Vdd inh ) du capteur et la source à un miroir de courant (34) connecté à la capacité d’intégration (C m ). Capteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une cellule photosensible de type « OFF » (101), la cellule comprenant : Une partie excitatrice (102) comprenant : - au moins un transistor MOS d’activation (31), fonctionnant sous le seuil, dont le courant drain-source (I d ) influe sur la charge de la capacité d’intégration (C m ), et - au moins une photodiode (21) fonctionnant en mode photovoltaïque, reliée à la grille de ce transistor d’activation (31), de telle sorte que le courant drain-source (I d ) du transistor MOS d’activation (31) est inversement proportionnel au courant photovoltaïque généré par la photodiode (21), le transistor d’activation (31) étant agencé pour charger la capacité d’intégration (C m ) lorsque la photodiode (21) est dans l’obscurité ; et Une partie inhibitrice (103) comprenant : - plusieurs transistors MOS de désactivation (32), fonctionnant sous le seuil, dont les courants drain-source influent sur la charge de la capacité d’intégration (C m ), et - plusieurs photodiodes (22) fonctionnant en mode photovoltaïque, chacune étant reliée à la grille d’un des transistors de désactivation (32), de telle sorte que le courant drain-source (I d ) de ce transistor est inversement proportionnel au courant photovoltaïque généré par la photodiode (22) associée, le transistor de désactivation (32) étant agencé pour décharger la capacité d’intégration (C m ) lorsque la photodiode associée (22) est dans l’obscurité, la photodiode (21) associée au transistor d’activation (31) étant entourée par les photodiodes (22) associées aux transistors de désactivation (32). Capteur (1) selon la revendication précédente, le transistor d’activation (31) étant de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode associée (21), le drain à la capacité d’intégration (C m ) et la source à une tension d’alimentation Vdd ex du capteur. Capteur (1) selon la revendication précédente, le transistor de désactivation (32) étant de type PMOS dont la grille est connectée à l’anode de la photodiode (22), le drain à un miroir de courant (34) connecté à la capacité d’intégration (C m ) et la source à une tension d’alimentation Vdd inh du capteur. Capteur (1) selon la revendication 8, le transistor d’activation (31) étant de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode (21), le drain à une tension d’alimentation Vdd ex du capteur et la source à la capacité d’intégration (Cm). Capteur (1) selon la revendication précédente, le transistor de désactivation (32) étant de type NMOS dont la grille est connectée à la cathode de la photodiode (22), le drain à une tension d’alimentation Vdd inh du capteur et la source à un miroir de courant (34) connecté à la capacité d’intégration (C m ), la tension d’alimentation Vdd inh étant préférentiellement égale à Vdd ex . Capteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes 8 à 12, comportant un ensemble de pixels organisés en matrice comprenant une pluralité de cellules de type « OFF » (101). Capteur (1) selon la revendication précédente, chaque cellule « OFF » (101) comportant un pixel central (PC) correspondant à la partie excitatrice (102) et plusieurs pixels périphériques (N, E, S, O) correspondant à la partie inhibitrice (103), les pixels périphériques (N, E, S, O) étant notamment au nombre de quatre et les pixels de la cellule « OFF » étant alors préférentiellement agencés sur la matrice sous forme de croix. Capteur (1) selon l’une des deux revendications précédentes, chaque pixel (100) comportant une seule photodiode (21 ; 22) connectée à plusieurs transistors différents (31 ; 32) de sorte à servir plusieurs cellules « OFF » (101), la photodiode (21 ; 22) étant notamment connectée à cinq transistors différents (31 ; 32) dont un transistor d’activation (31) d’un pixel central (PC) et quatre transistors de désactivation (32) de pixels périphériques (N, E, S, O). Procédé d’acquisition d’une image ou d’une vidéo, notamment sous un éclairage inférieur ou égal à 3000 lux, en utilisant le capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes.