FR2656185A1 - Imageur convolueur micro-electronique. - Google Patents
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Abstract
L'imageur convolueur microélectronique pour l'acquisition et la convolution d'images de façon entièrement analogique, comprend un réseau bidimensionnelcompact de composants intégrés sur une plaquette semi-conductrice, des moyens de séquencement pour appliquer des signaux de commande sur un premier sous-ensemble de composants, des moyens d'application de signaux de tension à un deuxième sous-ensemble de composants, et des moyens de prélèvement de signaux de tension de sortie sur un troisième sous-ensemble de composants, De façon plus particulière, le que le réseau bidimensionnel de composants intégrés comprend un ensemble de mailles essentiellement carrées (141 à 156) présentant chacune des première et troisième barrettes photodiodes (101 à 120) réparties parallèlement à une première direction X X' et des deuxième et quatrième barrettes photodiodes (121 à 140) réparties parallèlement à une seconde direction Y Y' perpendiculaire à ladite première direction XX'. Chaque nœud (0 à 24) formé à la jonction entre des barrettes photodiodes différentes est constitué par un connecteur quadripole, et l'ensemble des différents connecteurs quadripoles (0 à 24) constitue lesdits premier, deuxième et troisième sous-ensembles de composants.
Description
MARGEUR CONVOLUEUR MICROELECTRONIQUE
La présente invention a pour objet un imageur convolueur microélectronique pour l'acquisition et la convolution d'images de façon analogique, comprenant un réseau bidimensionnel de composants intégrés sur une plaquette semi-conductrice, des moyens de séquencement pour appliquer des signaux de commande sur un premier sous-ensemble de composants, des moyens d'application de signaux de tension à un deuxième sous-ensemble de composants, et des moyens de prélèvement de signaux de tension de sortie sur un troisième sous-ensemble de composants.
La présente invention a pour objet un imageur convolueur microélectronique pour l'acquisition et la convolution d'images de façon analogique, comprenant un réseau bidimensionnel de composants intégrés sur une plaquette semi-conductrice, des moyens de séquencement pour appliquer des signaux de commande sur un premier sous-ensemble de composants, des moyens d'application de signaux de tension à un deuxième sous-ensemble de composants, et des moyens de prélèvement de signaux de tension de sortie sur un troisième sous-ensemble de composants.
La convolution est une opération de filtrage classique et de portée générale en traitement d'image de bas niveau. La mise en oeuvre habituelle consiste à acquérir l'image dans une caméra, à la coder sous une forme binaire ou digitale avec plusieurs bits par pixel, à la stocker en mémoire, puis à effectuer l'opération de convolution grâce à un processeur numérique, ou à une architecture spécifique à base de processeurs numériques. Cette façon d'opérer permet d'effectuer une convolution quelconque, ainsi que de multiples autres opérations. En contrepartie, il s'agit d'une méthode relativement lente et peu compacte.
Une convolution est une opération mathématique linéaire caractérisée par un noyau de convolution, qui est le résultat de l'opération de convolution sur une image dirac (image nulle sauf en un point où elle vaut 1). Les opérations de lissage d'image peuvent être réalisées par des convolutions utilisant des noyaux en forme de cloche, ou en tout cas, de forme radialement décroissante. Ce type d'opération peut aussi être interprété comme la réalisation d'une interaction entre pixels (points de l'image) dont le "poids" est d'autant plus fort que les pixels sont plus proches.
On a déjà proposé des dispositifs électroniques totalement analogiques réalisant des convolutions par des noyaux de lissage. Ces dispositifs sont fondés sur la diffusion de courant dans des réseaux de résistances périodiques bidimensionnels : un courant injecté en un point du réseau se propage locAlement et apporte sa contribution aux tensions des noeuds du réseau. Dans de tels dispositifs, les signaux d'entrée sont des courants, et les signaux de sortie des tensions. Le noyau de convolution peut être estimé grâce aux très classiques lois de Kirchhoff. Les principes sont rappelés dans l'article de T. Bernard, P. Garda, A. Reichart,
B. Zavidovique, F.Devos intitulé "Design of a Half-toning
Integrated Circuit Based on Analog Quadratic Minimization by Non
Linear Multistage Switched Capacitor Network" présenté au Symposium
International IEEE sur les Circuits et les Systèmes, à Espoo,
Finlande, en Juin 1988.
B. Zavidovique, F.Devos intitulé "Design of a Half-toning
Integrated Circuit Based on Analog Quadratic Minimization by Non
Linear Multistage Switched Capacitor Network" présenté au Symposium
International IEEE sur les Circuits et les Systèmes, à Espoo,
Finlande, en Juin 1988.
De tels dispositifs peuvent s'associer directement à des réseaux de sources de courant ou de tension photosensibles, ce qui présente un intérêt majeur.
Un dispositif de ce type a été proposé récemment par
Carver MEAD dans l'ouvrage intitulé "Analog VLSI and Neural
Systems" publié par Addison Wesley en 1988. Un tel dispositif intègre un réseau de phototransistors suivi en tension, associé à un réseau résistif de convolution par des noyaux à étalement variable. Les problèmes de puissance consommée y sont bien maîtrisés. En revanche, la technique est coûteuse en nombre de transistors utilisés par pixel. De plus, la plage de linéarité du dispositif est très étroite.
Carver MEAD dans l'ouvrage intitulé "Analog VLSI and Neural
Systems" publié par Addison Wesley en 1988. Un tel dispositif intègre un réseau de phototransistors suivi en tension, associé à un réseau résistif de convolution par des noyaux à étalement variable. Les problèmes de puissance consommée y sont bien maîtrisés. En revanche, la technique est coûteuse en nombre de transistors utilisés par pixel. De plus, la plage de linéarité du dispositif est très étroite.
On a par ailleurs décrit dans l'article de H. KOBAYASHI,
J.L. WHITE, A.A. ABIDI intitulé "Gaussian Convolution Analog CMOS
Network for 2D Images" présenté à la Conférence d'Asilomar sur les
Circuits, Systèmes et Ordinateurs, à Monterey, Californie,
Etats-Unis d'Amérique, en novembre 1988, un réseau de phototransistors associé à un réseau utilisant des résistances négatives afin d'obtenir des noyaux de forme gaussienne. Toutefois, dans ce cas, l'utilisation de courants permanents importants rend la puissance consommée excessive et le dispositif proposé s'avère donc peu viable.
J.L. WHITE, A.A. ABIDI intitulé "Gaussian Convolution Analog CMOS
Network for 2D Images" présenté à la Conférence d'Asilomar sur les
Circuits, Systèmes et Ordinateurs, à Monterey, Californie,
Etats-Unis d'Amérique, en novembre 1988, un réseau de phototransistors associé à un réseau utilisant des résistances négatives afin d'obtenir des noyaux de forme gaussienne. Toutefois, dans ce cas, l'utilisation de courants permanents importants rend la puissance consommée excessive et le dispositif proposé s'avère donc peu viable.
Dans l'article précité de T. Bernard et al, il a été montré que les résistances pouvaient être avantageusement remplacées par des capacités commutées constituées par des diodes pn (implantées dans le silicium en juxtaposant une couche dopée n contre une couche dopée p). Dans ce cas, le comportement est nettement plus linéaire que celui des dispositifs à transistors.
Le courant circulant dans une capacité commutée est égal au produit de la charge transportée par la fréquence de commutation. Pour les valeurs typiques, ce courant est faible, ce qui écarte les problèmes de puissance consommée excessive.
Enfin, le réseau bidimensionnel de capacités commutées réalisant la convolution peut être structuré de façon particulièrement économique.
Le dispositif ainsi présenté constitue une amélioration décisive par rapport aux méthodes résistives.
Toutefois, il n'a pas encore été proposé de mise en oeuvre pratique assurant à la fois une topologie d'implantation véritablement compacte et un fonctionnement optimisé.
La présente invention a précisément pour objet de remédier aux inconvénients précités des dispositifs de l'art antérieur, et plus particulièrement de permettre de réaliser sous la forme d'une implantation très compacte sur un circuit intégré, un dispositif électronique totalement analogique pouvant effectuer simultanément l'acquisition et la convolution des images qu'on lui fait observer, le dispositif étant contrôlé par un jeu de commandes extérieures séquentielles.
Ces buts sont atteints grâce à un imageur convolueur microélectronique pour l'acquisition et la convolution d'images de façon analogique, comprenant un réseau bidimensionnel de composants intégrés sur une plaquette semi-conductrice, des moyens de séquencement pour appliquer des signaux de commande sur un premier sous-ensemble de composants, des moyens d'application de signaux de tension à un deuxième sous-ensemble de composants, et des moyens de prélèvement de signaux de tension de sortie sur un troisième sous-ensemble de composants.
caractérisé en ce que le réseau bidimensionnel de composants intégrés comprend un ensemble de mailles essentiellement carrées présentant chacune des première et troisième barrettes photodiodes réparties parallèlement à une première direction X X' et des deuxième et quatrième barrettes photodiodes réparties parallèlement à une seconde direction Y Y' perpendiculaire à ladite première direction XX', en ce que chaque noeud formé à la jonction entre des barrettes photodiodes différentes est constitué par un connecteur quadripole, et en ce que l'ensemble des différents connecteurs quadripoles constitue lesdits premier, deuxième et troisième sous-ensembles de composants.
Chaque barrette photodiode sert de connexion électrique entre deux noeuds voisins du réseau, dispose d'une capacité propre de diode utilisable en tant que capacité commutée et est déchargée par un courant inverse de diode, proportionnel au flux de lumière incidente.
Chaque connecteur quadripole présente un état passant ou non passant commandé par un signal extérieur, et la mise à l'état passant d'un connecteur quadripole assure le contact électrique des quatre barrettes photodiodes à l'extrémité desquelles se trouve ledit connecteur quadripole.
Avantageusement, les connecteurs quadripoles disposés sur une même diagonale du réseau à mailles carrées reçoivent les mêmes signaux de commande.
Dans ce cas, selon un mode particulier de réalisation, les connecteurs quadripoles sont commandés de façon cyclique selon un cycle de diffusion dans lequel des périodes de repos dans lesquelles tous les connecteurs quadripoles sont à l'état non passant alternent avec des périodes pour lesquelles seuls les connecteurs quadripoles situés sur certaines diagonales du réseau reçoivent des signaux de commande.
Lors des périodes de non repos, les connecteurs quadripoles rassemblés selon une même diagonale du réseau sont dans un état, passant ou non passant, différent de celui des connecteurs quadripoles situés sur une diagonale immédiatement voisine.
Lors d'un même cycle de diffusion, tous les connecteurs quadripoles sont placés au moins une fois à l'état passant.
L'imageur convolueur selon l'invention peut comprendre des moyens d'apport positif en courant extérieur.
Dans ce cas, selon un mode particulier de réalisation, les moyens d'apport positif en courant extérieur comprennent des condensateurs de fuite associés aux connecteurs quadripoles, chaque condensateur de fuite pouvant être alternativement mis au repos et connecté sélectivement soit aux barrettes photodiodes du connecteur quadripole auquel il est associé soit à une source extérieure commune de tension d'alimentation constante.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens d'apport positif en courant extérieur comprennent des barrettes photodiodes associées aux connecteurs quadripoles, au moins une portion d'au moins une barrette photodiode associée à chaque connecteur quadripole pouvant être alternativement mise au repos et connectée sélectivement soit au connecteur quadripole auquel elle- est associée soit à une source extérieure commune de tension d'alimentation constante.
Le dispositif selon l'invention est susceptible, sur des images de taille moyenne (100 X 100 pixels pour une application de type B-codage), de réaliser l'acquisition et la convolution de l'image observée en une dizaine de microsecondes, c'est-à-dire 100 à 1000 fois plus rapidement que les solutions classiques, permettant ainsi l'implantation d'une vision ultra-rapide. En outre, la topologie d'implantation de ce dispositif, dans un circuit intégré en silicium, est particulièrement régulière et peu coûteuse en surface. Le dispositif imageur convolueur selon l'invention est donc particulièrement intéressant dans la mesure ou la convolution par des noyaux de lissage à étalement variable est une primitive fondamentale du traitement d'image de bas niveau en temps réel. Parmi les applications concernées, on peut citer le codage en demi-teinte (B-codage).La détection de contours, la détection de mouvement, la stéréovision. Un dispositif selon l'invention peut permettre la fabrication de capteurs intelligents compacts n'occupant pas plus de quelques dizaines de centimètres cubes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 représente le schéma fonctionnel d'un imageur convolueur selon l'invention, en position de repos,
- la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1, mais l'imageur convolueur étant en configuration impaire,
- la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 1, mais l'imageur convolueur étant en configuration paire,
- la figure 4 représente une maille d'un réseau d'un imageur convolueur selon un premier mode de réalisation de l'invention, et
- la figure 5 représente une maille d'un réseau d'un imageur convolueur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
- la figure 1 représente le schéma fonctionnel d'un imageur convolueur selon l'invention, en position de repos,
- la figure 2 est un schéma analogue à celui de la figure 1, mais l'imageur convolueur étant en configuration impaire,
- la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 1, mais l'imageur convolueur étant en configuration paire,
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- la figure 5 représente une maille d'un réseau d'un imageur convolueur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Si l'on considère la figure 1, on voit le schéma fonctionnel au repos d'un imageur convolueur microélectronique selon l'invention qui assure l'acquisition et la convolution d'images de façon analogique. L'imageur convolueur comprend un réseau bidimensionnel de composants intégrés sur une même plaquette semi-conductrice, le réseau bidimensionnel se présentant sous la forme d'un grillage à mailles essentiellement carrées 141 à 156.
Chacune des mailles 141 à 156 présente des première et troisième barrettes photodiodes 101 à 120 réparties parallèlement à une première direction horizontale XX' et des deuxième et quatrième barrettes photodiodes 121 à 140 réparties parallèlement à une seconde direction YY' perpendiculaire à ladite première direction XX'.
Chaque noeud ou intersection 0 à 24 formé à la jonction entre des barrettes photodiodes différentes est constitué par un connecteur quadripole.
Chaque barrette photodiode 101 à 140 peut être constituée par un long et fin rectangle dopé n implanté sur un substrat dopé p ou inversement par un long et fin rectangle dopé p implanté sur un substrat dopé n.
Chaque barrette photodiode 101 à 140 joue un triple rale fonctionnel
- elle est déchargée par un courant inverse de diode, proportionnel au flux de lumière incident,
- elle dispose d'une capacité propre de diode utilisable en tant que capacité commutée,
- elle sert de connexion électrique entre deux noeuds successifs du grillage.
- elle est déchargée par un courant inverse de diode, proportionnel au flux de lumière incident,
- elle dispose d'une capacité propre de diode utilisable en tant que capacité commutée,
- elle sert de connexion électrique entre deux noeuds successifs du grillage.
Chaque connecteur quadripole 0 à 24 a pour fonction d'assurer l'isolation (état non passant) ou le contact électrique (état passant) des quatre barrettes photodiodes à l'extrémité desquelles il se trouve. L'état passant ou non passant d'un connecteur quadripole O à 24 est commandé par un signal extérieur.
Les connecteurs quadripoles O à 24 peuvent être réalisés chacun par un transistor à effet de champ placé à l'intersection des quatre barrettes photodiodes concourantes reliées au connecteur quadripole considéré. Le transistor à effet de champ qui constitue un connecteur quadripole crée ou non un canal laissant passer le courant, suivant la tension appliquée sur sa grille.
Chaque connecteur quadripole O à 24 peut être réalisé à l'aide d'un transistor à effet de champ unique ou à l'aida d'un ensemble de plusieurs transistors à effet de champ, en vue de permettre des connexions externes ou pour réaliser une économie de surface.
Les signaux d'entrée de l'imageur convolueur sont constitués par les flux lumineux incidents tombant sur chaque barrette photodiode 101 à 140, grâce à un dispositif optique placé devant le circuit intégré supportant l'imageur convolueur. Les signaux de sortie sont eux-mêmes constitués par les tensions portées par des croix de barrettes photodiodes définies par les connecteurs quadripoles O à 24 lorsque ceux-ci sont à l'état passant.
Dans la configuration de repos de la figure 1, les connecteurs quadripoles O à 24 sont tous à l'état non passant. Les barrettes photodiodes 101 à 140 sont donc toutes isolées électriquement les unes des autres et les signaux de sortie sont à une valeur nulle.
Dans la configuration impaire de la figure 2, les connecteurs quadripoles impairs 1, 3, 5, ...23 sont à l'état passant tandis que les connecteurs quadripoles pairs 0, 2, 4...24 sont à l'état non passant. Les connecteurs quadripoles impairs 1, 3, ...23 mis à l'état passant ont pour but de connecter quatre par quatre les barrettes photodiodes 101 à 140 sous la forme de croix.
Ainsi, le connecteur quadripole 7 par exemple assure une connexion en croix des quatre barrettes photodiodes 106, 107, 129, 130 qui lui sont reliées.
Dans la configuration paire de la figure 3, les connecteurs quadripoles pairs 0, 2, 4, ... 24 sont à l'état passant tandis que les connecteurs quadripoles impairs 1, 3, ... 23 sont à l'état non passant. Les barrettes photodiodes 101 à 140 sont alors connectées en croix quatre par quatre au niveau des connecteurs quadripoles pairs. Par exemple, le connecteur quadripole 6 assure une connexion en croix des quatre barrettes photodiodes 105, 106, 125, 126, le connecteur quadripole 8 assure une connexion en croix des quatre barrettes photodiodes 107, 108, 133, 134, le connecteur quadripole 2 situé en périphérie assure une connexion en croix partielle des barrettes 102, 103, 129 et le connecteur quadripole 12 assure une connexion en croix des barrettes photodiodes 110, 111, 130, 131. On voit que les barrettes photodiodes 106, 107, 129, 130 précédemment reliées au connecteur quadripole 7 dans la configuration impaire, sont également conductrices lors de la configuration paire, mais en étant reliées à quatre croix différentes centrées sur les connecteurs quadripoles 6, 8, 2 et 12.
L'obtention effective de la configuration impaire de la figure 2 ou de la configuration paire de la figure 3 dépend de l'application de signaux de commande appropriés sur les connecteurs quadripoles. Pour ce faire, les connecteurs quadripoles sont reliés entre eux par des liaisons 161 à 176 correspondant à des diagonales des mailles 141 à 156 du grillage constituant le réseau imageur convolueur 100. Un signal de commande est identique le long d'une même diagonale, c'est-à-dire par exemple pour les liaisons 162 et 163, ou 164, 165 et 166, ou 167 à 170, ou 171 à 173, ou 174, 175.
Pour chacune des configurations paire et impaire, les signaux de commande de l'état passant ou non passant des connecteurs quadripoles 0 à 24 alternent lorsque l'on passe d'une diagonale à la suivante.
Ainsi, sur la figure 2 par exemple, le signal de commande sur la liaison 161 reliant les connecteurs quadripoles de type impair 3 et 9 provoque la mise à l'état passant des connecteurs quadripoles 3 et 9, tandis que le signal de commande sur les liaisons 162, 163 de la diagonale voisine reliant les connecteurs quadripoles pairs 2, 8 et 14 provoque la mise à l'état non passant de cas connecteurs quadripoles 2, 8 et 14. Sur la figure 3, il en est de même. Les signaux sur les diagonales 161; 164 à 166; 171 à 173 et 176 qui relient entre eux des connecteurs quadripoles impairs sont non passants tandis que les signaux sur les diagonales 162, 163; 167 à 170; 174, 175 qui relient entre eux des connecteurs quadripoles pairs, et sont intercalées entre les diagonales 161; 164 à 166; 171 à 173 et 176 sont passants.
D'une manière générale, les connecteurs quadripoles impairs 1, 3, ...23 et les connecteurs quadripoles pairs 0, 2,...24 alternent à la manière des cases blanches et noires d'un échiquier.
Le procédé d'utilisation de l'imageur convolueur 100 selon l'invention consiste à répéter un cycle dit "cycle de diffusion" dans lequel se produit une alternance de la configuration au repos de la figure 1, de la configuration impaire de la figure 2 et de la configuration paire de la figure 3, par exemple sous la forme : Repos - Configuration impaire - Repos
Configuration paire - Repos. La fréquence de répétition du cycle de diffusion est un paramètre important qui permet de régler l'étale- ment du noyau de convolution ainsi implanté.
Configuration paire - Repos. La fréquence de répétition du cycle de diffusion est un paramètre important qui permet de régler l'étale- ment du noyau de convolution ainsi implanté.
Les signaux de sortie constitués par les tensions portées par les croix de barrettes photodiodes sont saisis deux fois par cycle de diffusion, à savoir une fois pour les croix impaires et une fois pour les croix paires.
L'imageur convolueur est associé à un réseau apportant des charges positives. En effet, les tensions saisies sur les croix de photodiodes doivent être le résultat d'un équilibre entre les courants de décharge des photodiodes diffusés localement grâce au cycle de diffusion de l'imageur convolueur et un apport positif en courant extérieur. Pour réaliser un apport de charges positives, il existe différentes possibilités qui dépendent de l'application.
A titre d'exemple, illustré sur la figure 4, en référence à la maille 147, on associe à chaque connecteur quadripole, tel que les connecteurs quadripoles 7, 8, 12, 13, une capacité appelée capacité de fuite, telle que les capacités 57, 58, 62, 63.
Les capacités de fuite ont une valeur constante sur tout le réseau. Chaque capacité de fuite a la possibilité d'être au repos ou de se connecter soit à la croix de barrettes photodiodes du connecteur quadripole auquel elle est associée, soit à une source de tension constante sur tout le réseau qui peut être par exemple une alimentation classique à 5 volts.
Les capacités de fuite 57, 58, 62, 63 peuvent ainsi être connectées soit à une source de tension constante soit aux croix de barrettes photodiodes associées aux connecteurs quadripoles 7, 8, 12, 13 respectivement. Les capacités de fuite sont séparées en une catégorie paire et une catégorie impaire suivant la parité des connecteurs et des croix associées. Les capacités de fuite 57 et 63 sont ainsi dites impaires tandis que les capacités de fuite 58, 62 sont dites paires.
L'imageur convolueur peut être alors utilisé suivant le cycle suivant, qui contient le cycle de diffusion, (les durées annoncées sont approximatives)
1) Repos rapide (un dixième de microseconde)
2) Connection des capacités de fuite impaires (par exemple 57, 63) à leur croix, connection des capacités de fuite paires (par exemple 58, 62) à la source de tension, configuration impaire lente (une microseconde).
1) Repos rapide (un dixième de microseconde)
2) Connection des capacités de fuite impaires (par exemple 57, 63) à leur croix, connection des capacités de fuite paires (par exemple 58, 62) à la source de tension, configuration impaire lente (une microseconde).
3) Repos rapide (un dixième de microseconde).
4) Connection des capacités de fuite paires (par exemple 58, 62) à leur croix, connection des capacités de fuite impaires (par exemple 57, 63) à la source de tension, configuration paire lente (une microseconde).
1) Repos rapide (un dixième de microseconde).
Les signaux de sortie sont les tensions des croix juste avant qu'elles ne soient déconnectées en configuration de repos, c'est-à-dire à la fin des phases 2) et 4). Ce cycle est le plus simple qui soit. Il peut être plus complexe si l'on effectue à l'intérieur du même cycle de diffusion plusieurs rotations des capacités de fuite entre leur croix et leur source de tension, ceci pour modifier l'apport en courant positif et corrélativement le noyau de convolution. Ces rotations interviennent alors pour les capacités de fuite paires (respectivement impaires) durant la configuration paire (respectivement impaire).
Selon un autre exemple de mode d'apport de charges positives, illustré sur la figure 5 en référence à la maille 147 prise comme exemple, on n'utilise pas les capacités de fuite du mode de réalisation de la figure 4, mais on utilise la capacité d'une ou plusieurs barrettes photodiodes qui se voient ainsi conférer un quatrième rôle. Ainsi, pour chaque croix de barrettes photodiodes associée à un connecteur quadripole, par exemple les connecteurs quadripoles 7, 8, 12, 13 de la figure 5, une ou plusieurs barrettes photodiodes sont connectables directement à une source de tension continue par exemple du type alimentation à 5 volts. Ainsi, sur la figure 5, en ce qui concerne la maille 147, les barrettes photodiodes 107 et 111 reliées aux connecteurs quadripoles 7 et 8 respectivement 12, 13,ou au moins des portions de cas barrettes peuvent être sélectivement connectées à une source d'alimentation continue et aux connecteurs quadripoles adjacents 7, 8, respectivement 12, 13. Dans ce cas, le cycle de diffusion est légèrement modifié. Un exemple de cycle d'utilisation possible, sans indication précise de durée, est le suivant
1) Repos.
1) Repos.
2) Configuration impaire.
3) Repos.
4) Connection de deux barrettes photodiodes (par exemple barrettes 106, 107 et 111, 112) par croix impaire à la source de tension.
5) Repos.
6) Configuration impaire lente.
7) Repos.
8) Configuration paire.
9) Repos.
10) Connection de deux barrettes photodiodes (par exemple 130, 131 et 133, 134) par croix paire à la source de tension.
11) Repos.
12) Configuration paire lente.
1) Repos.
Les signaux de sortie sont les tensions des croix, mesurées à la fin des phases 6) et 12). On remarque que le cycle de diffusion a dû être aménagé en incluant des repos au sein d'une configuration de même parité.
Naturellement, diverses modifications et adjonctions peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, au niveau topologique, l'utilisation d'un grillage à mailles carrées s'entend à un niveau global. Les barrettes photodiodes peuvent subir des déformations locales facilitant leur connection externe ou l'implantation voisine d'autres dispositifs microélectriques.
Au niveau du cycle d'utilisation, la caractéristique fondamentale est l'alternance symétrique entre configurations paires et configurations impaires. Cependant le cycle précis dépendra de la méthode choisie pour apporter des charges positives, comme cela a été mis en évidence sur les exemples présentés.
Claims (14)
1. Imageur convolueur microélectronique pour l'acquisition et la convolution d'images de façon analogique, comprenant un réseau bidimensionnel de composants intégrés sur une plaquette semi-conductrice, des moyens de séquencement pour appliquer des signaux de commande sur un premier sous-ensemble de composants, des moyens d'application de signaux de tension à un deuxième sous-ensemble de composants, et des moyens de prélèvement de signaux de tension de sortie sur un troisième sous-ensemble de composants, caractérisé en ce que le réseau bidimensionnel de composants intégrés comprend un ensemble de mailles essentiellement carrées (141 à 156) présentant chacune des première et troisième barrettes photodiodes (101 à 120) réparties parallèlement à une première direction X X' et des deuxième et quatrième barrettes photodiodes (121 à 140) réparties parallèlement à une seconde direction Y Y' perpendiculaire à ladite première direction XX', en ce que chaque noeud (0 à 24) formé à la jonction entre des barrettes photodiodes différentes est constitué par un connecteur quadripole, et en ce que l'ensemble des différents connecteurs quadripoles (O à 24) constitue lesdits premier, deuxième et troisième sous-ensembles de composants.
2. Imageur convolueur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque barrette photodiode (101 à 140) sert de connexion électrique entre deux noeuds voisins (O à 24) du réseau, dispose d'une capacité propre de diode utilisable en tant que capacité commutée et est déchargée par un courant inverse de diode, proportionnel au flux de lumière incidente.
3. Imageur convolueur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que chaque barrette photodiode (101 à 140) est constituée par un long et fin rectangle dopé n implanté sur un substrat dopé p.
4. Imageur convolueur selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que chaque barrette photodiode (101 à 140) est constituée par un long et fin rectangle dopé p implanté sur un substrat dopé n.
5. Imageur convolueur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque connecteur quadripole (0 à 24) présente un état passant ou non passant commandé par un signal extérieur, et en ce que la mise à l'état passant d'un connecteur quadripole (O à 24) assure le contact électrique des quatre barrettes photodiodes à l'extrémité desquelles se trouve ledit connecteur quadripole.
6. Imageur convolueur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque connecteur quadripole (O à 24) est constitué par un transistor à effet de champ placé à l'intersection de quatre barrettes photodiodes concourantes et créant sélectivement un canal conducteur suivant la tension appliquée sur sa grille.
7. Imageur convolueur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque connecteur quadripole (O à 24) est constitué par plusieurs transistors à effet de champ.
8. Imageur convolueur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les connecteurs quadripoles disposés sur une même diagonale (161; 162, 163; 164 à 166; 167 à 170; 171 à 173; 174, 175; 176) du réseau à mailles carrées reçoivent les mêmes signaux de commande.
9. Imageur convolueur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les connecteurs quadripoles (O à 24) sont commandés de façon cyclique selon un cycle de diffusion dans lequel des périodes de repos dans lesquelles tous les connecteurs quadripoles (O à 24) sont à l'état non passant alternent avec des périodes pour lesquelles seuls les connecteurs quadripoles situés sur certaines diagonales du réseau reçoivent des signaux de commande.
10. Imageur convolueur selon la revendication 9, caractérisé en ce que lors des périodes de non repos, les connecteurs quadripoles rassemblés selon une même diagonale du réseau sont dans un état, passant ou non passant, différent de celui des connecteurs quadripoles situés sur une diagonale immédiatement voisine.
11. Imageur convolueur selon la revendication 10, caractérisé en ce que lors d'un même cycle de diffusion, tous les connecteurs quadripoles sont placés au moins une fois à l'état passant.
12. Imageur convolueur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'apport positif en courant extérieur.
13. Imageur convolueur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens d'apport positif en courant extérieur comprennent des condensateurs de fuite associés aux connecteurs quadripoles (O à 24), chaque condensateur de fuite pouvant être alternativement mis au repos et connecté sélectivement soit aux barrettes photodiodes du connecteur quadripole auquel il est associé soit à une source extérieure commune de tension d'alimentation constante.
14. Imageur convolueur selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens d'apport positif en courant extérieur comprennent des barrettes photodiodes associées aux connecteurs quadripoles (0 à 24), au moins une portion d'au moins une barrette photodiode associée à chaque connecteur quadripole pouvant être alternativement mise au repos et connectée sélectivement soit au connecteur quadripole auquel elle est associée soit à une source extérieure commune de tension d'alimentation constante.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8916552A FR2656185B1 (fr) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | Imageur convolueur micro-electronique. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8916552A FR2656185B1 (fr) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | Imageur convolueur micro-electronique. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2656185A1 true FR2656185A1 (fr) | 1991-06-21 |
| FR2656185B1 FR2656185B1 (fr) | 1992-03-13 |
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ID=9388505
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8916552A Expired - Fee Related FR2656185B1 (fr) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | Imageur convolueur micro-electronique. |
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|---|---|
| FR (1) | FR2656185B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2699307A1 (fr) * | 1992-12-15 | 1994-06-17 | France Telecom | Procédé et dispositif pour la convolution analogique d'images. |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0029351A2 (fr) * | 1979-11-14 | 1981-05-27 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de formation d'images à état solide |
| EP0039263A1 (fr) * | 1980-04-25 | 1981-11-04 | Thomson-Csf | Dispositif corrélateur bidimensionnel |
| EP0215531A1 (fr) * | 1985-09-20 | 1987-03-25 | Philips Electronics Uk Limited | Dispositif de prises de vues comportant des éléments détecteurs photovoltaiques |
-
1989
- 1989-12-14 FR FR8916552A patent/FR2656185B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| US5521857A (en) * | 1992-12-15 | 1996-05-28 | France Telecom | Process and device for the analog convolution of images |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2656185B1 (fr) | 1992-03-13 |
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