FR2728127A1 - Procede et dispositif de prise de vues - Google Patents
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Abstract
Procédé et dispositif de prise de vues, selon lesquels un champ d'image est déplacé par rapport à au moins un agencement de colonnes (SA; SA') se composant de plusieurs éléments photodétecteurs juxtaposés et intégrés en un circuit (PD1...PDn...PD1'...PDn'), dans lesquels un nombre prédéterminé d'éléments photodétecteurs (PD1...PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') est sélectionné et seulement les signaux de détecteur générés par les éléments photodétecteurs sélectionnés (PD1...PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') sont détectés, réunis de façon voulue temporellement et délivrés par un dispositif TDI (Time Delay and Integration) (TDI; TDI') associé à cet agencement en colonnes (SA; SA').
Description
La présente invention concerne un procédé de prise de vues selon le
préambule de la revendication 1; elle concerne en outre un dispositif de mise en oeuvre
de ce procédé.
Un tel procédé et un tel dispositif sont connus du document DE-OS 4.231. 401. Le dispositif décrit dans ce document fonctionne selon le principe de l'analyse d'un champ d'image, dans lequel le champ d'image est orienté par rapport aux éléments photodétecteurs. Les éléments photodétecteurs de ce dispositif sont réalisés sous la forme d'un circuit intégré et sont juxtaposés dans la direction de pivotement du champ d'image dans au moins un agencement en colonnes. A chaque agencement en colonnes est associé un dispositif TDI (Time Delay and Integration). En vue de la prise de vues, le champ d'image est formé de façon fractionnée successivement sur les éléments photodétecteurs. Un point de champ d'image, c'est-à-dire un détail du champ d'image correspondant à la grandeur des éléments photodétecteurs, est formé successivement sur les éléments photodétecteurs successifs de l'agencement en colonnes et y provoque des signaux de détecteur correspondants, qui sont restitués
par le dispositif TDI associé à l'agencement en colonnes.
Ce dispositif TDI sert à la saisie en temps voulu et à la sommation en temps voulue des signaux de détecteur provoqués en succession par chaque point de champ d'image dans les éléments photodétecteurs de cet agencement en colonnes, et à la délivrance de ces signaux de détecteur sommés. Le rapport signal-bruit (rapport S/N) des signaux de détecteur sommés d'un agencement en colonnes est proportionnel à la racine du nombre des éléments photodétecteurs de cet agencement en colonnes. Cette proportionnalité est cependant uniquement valable pour un agencement en colonnes dont les éléments photodétecteurs présentent des propriétés électro-optiques sensiblement identiques. Un élément photodétecteur défectueux ou un élément photodétecteur avec un signal de bruit élevé conduit à une détérioration du rapport S/N des signaux
de détecteurs délivrés par le dispositif TDI correspondant.
Les éléments photodétecteurs intégrés dans un circuit d'un tel dispositif présentent des fluctuations dues au matériau de la sensibilité et du rapport signal-bruit. A cause de ces fluctuations, des exigences élevées concernant la plage dynamique sont imposées à un circuit de lecture en aval du dispositif TDI ou à un
dispositif de traitement de signaux suivant.
La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un procédé de prise de vues selon le préambule de la revendication 1, permettant une optimalisation du rapport S/N des signaux de détecteurs délivrés par un dispositif TDI. Ce problème est, selon l'invention, résolu par les caractéristiques énoncées dans la partie caractérisante de la revendication 1. Des formes de réalisation avantageuses et d'autres caractéristiques sont énoncées dans les
sous-revendications.
Selon le procédé de l'invention d'un agencement en colonnes, un nombre prédéterminé d'éléments photodétecteurs est sélectionné et uniquement les signaux de détecteur générés par les éléments photodétecteurs choisis sont saisis par le dispositif TDI respectif. D'un agencement en colonnes, sont de préférence choisis les éléments photodétecteurs, qui délivrent le plus grand rapport S/N des signaux de détecteur délivrés par le dispositif TDI respectif. La sélection des éléments photodétecteurs peut également s'effectuer en vue de l'optimalisation de la plage dynamique en fonction des conditions d'application du dispositif. Au cas o un agencement en colonnes présente des éléments photodétecteurs défectueux, ceux-ci ne sont pas de préférence choisis. Les éléments photodétecteurs non choisis, par exemple des éléments photodétecteurs défectueux ou redondants, ne sont pas nécessaires pour la prise de vues; ils ne contribuent pas aux signaux de
détecteur délivrés par les dispositifs TDI respectifs.
Dans le cas o durant l'utilisation, un des éléments photodétecteurs sélectionnés d'un agencement en colonnes est détruit, la sélection de cet élément photodétecteur peut rétrogradée; au lieu de celle-ci, dans la mesure o l'agencement en colonnes comporte un élément photodétecteur non défectueux, non sélectionné, celui-ci peut être sélectionné. Une destruction d'un élément photodétecteur ne conduit pas par suite absolument à la détérioration du rapport S/N des signaux de détecteur délivrés par le dispositif TDI respectif. Dans le cas de plusieurs agencements en colonnes juxtaposés parallèles, avantageusement de chaque agencement en colonnes, le eme
nombre d'éléments photodétecteurs peut être sélectionné.
De cette manière, on obtient pour les signaux de détecteur délivrés par les dispositifs TDI, des rapports S/N sensiblement identiques. Au cas o les éléments photodétecteurs sélectionnés présentent des propriétés électro-optiques sensiblement identiques, alors également un décalage provoqué par exemple par un rayonnement arrière ou un courant de fuite des signaux de détecteur délivrés par les dispositifs TDI est sensiblement identique pour tous les dispositifs TDI. La plage dynamique du circuit de lecture disposé en aval des dispositifs TDI ou la plage dynamique du dispositif de traitement de signaux suivants peut alors être adaptée de façon satisfaisante à la plage dynamique des signaux de détecteur délivrés par les dispositifs TDI. Les éléments photodétecteurs sont de préférence sélectionnés au moyen de signaux de commande numériques générés par une unité de commande. Grâce à ces signaux de commande, les éléments photodétecteurs sont activés ou désactivés, un élément photodétecteur étant sélectionné par son activation. Un élément photodétecteur est activé lorsque ces signaux de détecteur, par exemple des quantités de charge, sont saisis durant la prise de vue par le dispositif TDI associé; il est désactivé, c'est-à-dire non sélectionné, lorsque ces signaux de détecteur ne sont pas saisis par le dispositif TDI associé à son agencement en colonnes. La désactivation d'un élément photodétecteur d'un agencement en colonnes peut s'effectuer par interruption de son trajet de signal de détecteur conduisant de celui-ci au dispositif TDI associé à cet agencement en colonnes. Ce dispositif de sélection pouvant être commandé par l'unité de commande interrompt les signaux de détecteur acheminés à travers celui-ci des éléments photodétecteurs à désactiver. Un dispositif de sélection présente à cette fin avantageusement plusieurs circuits de sélection, dont chacun relie un des éléments photodétecteurs de l'agencement en colonnes reliés au dispositif de sélection avec le dispositif TDI associé à cet agencement en colonnes. Les trajets de signaux de détecteur ainsi guidés à travers les circuits de sélection peuvent être fermés
ou interrompus à l'intérieur des circuits de sélection.
Chacun des circuits de sélection présente à cette fin avantageusement une entrée de données reliée a l'unité de commande et une entrée de charge de données reliée à l'unité de commande. Aux entrées de données sont appliqués les signaux de commande numériques de l'unité de commande, qui contiennent des informations concernant les états d'activation des éléments photodétecteurs respectifs; le transfert de ces signaux de commande numériques dans les circuits de sélection respectifs est commandé et synchronisé par les signaux de transfert numériques qui sont appliqués aux entrées de charge de données. Aux entrées de charge de données de plusieurs circuits de sélection peut être appliqué le même signal de transfert. De cette manière, les éléments photodétecteurs sont activés ou désactivés en groupes, c'est-à-dire plusieurs des éléments photodétecteurs simultanément, un tel groupe présentant de préférence uniquement des éléments photodétecteurs provenant d'un agencement en colonnes ou, en particulier dans le cas de plusieurs agencements en colonnes, uniquement des photodétecteurs provenant de différents agencements en colonnes. Les éléments photodétecteurs d'un groupe peuvent être activés ou désactivés périodiquement, cette activation ou désactivation s'effectuant avantageusement de façon temporellement synchrone au mouvement d'orientation du
champ d'image.
Le procédé selon l'invention est simple et peut être mis en oeuvre à un coût favorable, car le dispositif nécessaire à cet effet peut être réalisé avec un faible surcoût. Les circuits de sélection peuvent par exemple, en particulier dans le cas d'un dispositif avec des éléments photodétecteurs disposés de façon matricielle dans plusieurs agencements en colonnes adjacents, être commandés à faible coût par l'intermédiaire d'une matrice
de conducteurs simple à réaliser.
L'invention sera décrite ci-après en regard
des Figures 1 à 3.
La Figure 1 représente un schéma de principe en tant qu'exemple de réalisation d'un dispositif en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la Figure 2 représente un circuit partiel du dispositif de la Figure 1 avec un premier exemple de réalisation d'un circuit de sélection; la Figure 3 représente un circuit partiel du dispositif de la Figure 1 avec un autre exemple de
réalisation d'un circuit de sélection.
Le schéma de principe de la Figure 1 représente le premier agencement en colonnes SA équipé des n éléments photodétecteurs PD1...PDn, le second agencement en colonnes SA' équipé des n éléments photodétecteurs PD1'... PDn' et le troisième agencement en colonnes SA" équipé des n éléments photodétecteurs PD1"...PDn" d'un dispositif avec plusieurs éléments photodétecteurs disposés selon une matrice à n lignes. Cette matrice de photodétecteurs est réalisée sous la forme d'un circuit intégré. Ces colonnes sont formées par les agencements en colonnes respectifs SA, SA' et SA", respectivement. A chacun de ces agencements en colonnes SA, SA', respectivement, est associé un dispositif TDI, TDI', respectivement. Les éléments photodétecteurs PD1...PDn, PD1'...PDn' sont reliés par l'intermédiaire d'un des circuits de sélection AS1 respectivement...respectivement ASn respectivement AS1' respectivement...respectivement ASn' au dispositif TDI, TDI' respectivement associé à l'agencement en colonnes respectifs SA respectivement SA'. Les circuits de sélection AS1... ASn respectivement AS1'...ASn', qui sont reliés aux éléments photodétecteurs PD1...PDn respectivement PD1'...PDn' au même agencement en colonnes SA respectivement SA', forment chacun le circuit de sélection AS respectivement AS' de cet agencement en colonnes SA, respectivement SA'. Chacun des circuits de sélection AS, respectivement AS' présente une entrée de données DE, respectivement DE' reliée à une sortie de données DA, respectivement DA' de l'unité de commande SE. L'entrée de données DE, respectivement DE' du circuit de sélection AS, respectivement AS' est reliée aux entrées de données DE1...DEn, respectivement DE1'...DEn' des circuits de sélection AS1...ASn, respectivement AS1'...ASn' de ce dispositif de sélection AS, respectivement, AS'. Les
entrées de charge de données DL1...DL1', respectivement...
respectivement DLn, DLn' des circuits de sélection AS1, AS', respectivement,...respectivement, ASn, ASn' associés à une ligne de photodétecteurs sont réunies et reliées a chacune de n bornes de sélection de ligne ZA1...ZAn de l'unité de commande SE. Les circuits de sélection AS1...ASn' sont ainsi commandés par l'intermédiaire d'une matrice de ligne reliée à l'unité de commande SE aux fils
de lignes Z1...Zn et avec les fils de colonnes S, S'.
Les éléments photodétecteurs PD1, PD2... sont activés ou désactivés par lignes, étant donné que les circuits de sélection AS1, AS1', respectivement,...respectivement ASn, ASn' associés à une ligne de photodétecteurs sont commandés simultanément par l'intermédiaire des entrées de charge de données respectives DL1, DL1', respectivement, respectivement, DLn, DLn', après quoi ces circuits de sélection transfèrent les signaux de commande numériques appliqués à leurs entrées de données. Les circuits de sélection SA1, SA2,... sont intégrés dans un circuit
conjointement avec les dispositifs TDI, TDI'.
Les Figures 2 et 3 représentent en tant que détail d'un tel circuit chacune un exemple de réalisation du premier circuit de sélection AS1; les autres circuits de sélection sont réalisés de la même manière. Les Figures représentent en outre l'élément photodétecteur PD1 de l'agencement en colonnes SA réalisé en tant que photodiode IR, indique l'unité de commande SE et indique également le dispositif TDI réalisé sous la forme d'une unité CCD (dispositif à couplage de charge). Le circuit de sélection AS1 comprend la partie de diffusion de contact KD1 du substrat de silicium Si, par l'intermédiaire duquel l'élément photodétecteur PD1 est relié au circuit de sélection AS1, le transistor d'entrée ET1 disposé en aval de l'endroit de diffusion de contact KD1, la capacité d'intégration CI1 disposée en aval du transistor d'entrée ET1, le transistor de transfert TT1 disposé en aval de la capacité d'intégration CI1, par l'intermédiaire desquels le circuit de sélection AS1 est relié au dispositif TDI, ainsi que le transistor de commutation ST1 et le transistor de sélection AT1. La capacité d'intégration CI1 et les transistors du circuit de sélection AS1 sont réalisés en tant que transistors MOS. Ox désigne la couche d'oxyde de la capacité d'intégration CI1, des transistors NOS ET1, TT1 et du dispositif TDI. La cellule de mémoire désignée par SZ1 représente la capacité de grille du transistor de commutation ST1. En vue de la désactivation de l'élément photodétecteur PD1, le trajet du signal de détecteur conduisant depuis celui-ci par l'intermédiaire du point de diffusion de contact KD1, par l'intermédiaire du transistor d'entrée ET1, par l'intermédiaire de la capacité d'intégration CI1 et par l'intermédiaire du transistor de transfert TT1 au dispositif TDI est interrompu. Le transistor de commutation ST1 est a cette fin dans l'exemple de réalisation de la Figure 2 intégré dans la capacité d'intégration CI1 et dans l'exemple de réalisation de la Figure 3 disposé entre l'unité de commande SE et la grille de transfert TG1 du transistor de transfert TT1. Dans les deux exemples de réalisation, l'élément photodétecteur PD1 est désactivé dans le cas o le transistor de commutation ST1 est bloqué, car en raison du trajet du signal de détecteur interrompu, aucun signal de détecteur ne peut être transmis depuis le circuit de sélection AS1 vers le dispositif TDI. Dans le cas o le transistor de commutation ST1 conduit, c'est-à-dire dans le cas o l'élément photodétecteur PD1 est activé, le trajet de signal de détecteur peut être fermé par commande appropriée de la grille de transfert TG1; les signaux de détecteur peuvent alors être transmis depuis le dispositif TDI de façon temporellement synchrone au
signal de commande appliqué à la grille de transfert TG1.
L'état de commutation du transistor de commutation ST1 dépend de la charge de la cellule de mémoire SZ1. La cellule de mémoire SZ1 est chargée par l'intermédiaire du transistor de sélection AT1 à une tension, qui dépend du signal de commande numérique sur l'entrée de données DE1. Ce processus de charge peut être commandé par l'intermédiaire d'un signal de transfert appliqué à l'entrée de charge de données DL1 de telle sorte que la charge de la cellule de mémoire est régénérée à des intervalles de temps appropriés, par exemple de façon temporellement synchrone au mouvement d'orientation du
champ d'image.
Claims (20)
1. Procédé de prise de vues, selon lequel un champ d'image est déplacé par rapport à au moins un agencement en colonnes (SA; SA') se composant de plusieurs éléments photodétecteurs juxtaposés et intégrés en un circuit (PD1...PDn...PD1'...PDn'), caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé d'éléments photodétecteurs (PD1...PDn; PD1'.. .PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') est sélectionné et en ce que seulement les signaux de détecteur générés par les éléments photodétecteurs sélectionnés (PD1...PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') sont détectés, réunis de façon voulue temporellement et délivrés par un dispositif TDI (Time Delay and Integration) (TDI; TDI') associé à cet agencement en
colonnes (SA; SA').
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les éléments photodétecteurs (PD1...PDn; PD1'...
PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') sont sélectionnés en vue de l'obtention d'un rapport S/N maximal des signaux de détecteur délivrés par le dispositif TDI (TDI; TDI') associé à cet agencement en colonnes (SA; SA').
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que dans le cas de plusieurs agencements en colonnes juxtaposés en parallèle (SA; SA') de chaque agencement en colonnes (SA; SA'), le méme nombre d'éléments photodétecteurs (PD1... PDn; PD1'...PDn') sont
sélectionnés en vue de la détection de signaux.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les éléments photodétecteurs (PD1...PDn; PD1'...PDn') sont activés ou désactivés par des signaux de commande numériques délivrés par une unité de commande (SE), seuls des éléments photodétecteurs activés (PD1... PDn; PD1'...PDn') étant sélectionnés.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en vue de la désactivation d'un élément photodétecteur (PD1...PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') du trajet de signal de détecteur conduisant de cet élément photodétecteur (PD1...PDn; PD1'...PDn') au dispositif TDI (TDI; TDI') associé à l'agencement en colonnes (SA; SA') de cet élément
photodétecteur est interrompu.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5,
caractérisé en ce que les éléments photodétecteurs (PD1...
PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') sont activés ou désactivés au moyen d'un dispositif de sélection (AA; AA') associé à cet agencement en colonnes (SA; SA'), qui est disposé entre cet agencement en colonnes (SA; SA') et le dispositif TDI associé à celui-ci (TDI; TDI') et est relié à l'unité de commande (SE), en fonction des signaux de commande numériques appliqués par le dispositif de sélection (AA; AA') depuis l'unité de
commande (SE).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'en vue de la désactivation d'un élément photodétecteur (PD1.. .PDn; PD1'...PDn'), le trajet de signal de détecteur traversant le dispositif de sélection
(AA; AA') de cet élément photodétecteur (PD1...PDn; PD1'...
PDn') est interrompu à l'intérieur du dispositif de
sélection (AA; AA').
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les trajets de signaux de détecteur des éléments photodétecteurs (PD1... PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA') sont guidés par l'intermédiaire d'un circuit de sélection (AS1...ASn; AS1'...ASn') prévu dans le dispositif de sélection (AA; AA') associé à cet
agencement en colonnes (SA; SA').
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'en vue de la désactivation d'un élément photodétecteur (PD1...PDn; PD1'...PDn') du trajet de signal de sélection conduisant à travers le circuit de sélection respectif (AS1...ASn; AS1'...ASn') de cet élément
photodétecteur (PD1...PDn; PD1'...PDn') est interrompu.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que par l'intermédiaire de l'unité de commande (SE), aux circuits de sélection (AS1...ASn; AS1'...ASn')
présentant chacun une entrée de données (DE1...DEn; DE1'...
DEn') et chacun une entrée de chargement de données (DL1...
DLn; DL1'...DLn') par l'intermédiaire d'entrées de données (DE1...DEn; DE1'...DEn') sont appliqués des signaux de commande numériques en vue de l'activation ou de la
désactivation de l'élément photodétecteur respectif (PD1...
PDn; PD1'...PDn') et par l'intermédiaire des entrées de chargement de données de ceux-ci (DL1...DLn; DL1'...DLn') sont appliqués des signaux de transfert numériques en vue de la commande du transfert des signaux de commande numériques.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que plusieurs éléments photodétecteurs (PD1...PDn; PD1'...PDn') d'un ou de plusieurs agencements en colonnes (SA; SA') sont activés
ou désactivés simultanément.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que dans le cas de plusieurs agencements en colonnes
(SA; SA'), respectivement un élément photodétecteur (PD1...
PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA')
est activé ou désactivé simultanément.
13. Procédé selon la revendication 1 1, caractérisé
en ce que seulement des éléments photodétecteurs (PD1...
PDn; PD1'...PDn') d'un agencement en colonnes (SA; SA')
sont activés ou désactivés simultanément.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les éléments photodétecteurs (PD1, PD1' respectivement...respectivement, PDn, PDn') sont activés ou désactivés de façon temporellement synchrone au mouvement de pivotement du
champ d'image.
15. Procédé selon l'une des revendications 4 à 14,
caractérisé en ce que les signaux de commande numériques de l'unité de commande (SE) sont formés au moyen d'au moins un multiplexeur prévu dans l'unité de commande (SE) à partir des données numériques sérielles appliquées à
celui-ci (ou ceux-ci).
16. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon
l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que
chaque circuit de sélection (AS1) comporte un transistor de commutation (ST1), une cellule de mémoire (SZ1) et un transistor de commutation (AT1), chaque transistor de sélection (AT1) comportant une borne de commande reliée à l'entrée de chargement de données (DL1) du circuit de sélection respectif (AS1), une borne d'entrée reliée à l'entrée de données (DE1) du circuit de sélection respectif (AS1) et une autre borne reliée à la cellule de mémoire respective (SZ1) et à la borne de commande du transistor
de commutation respectif (ST1).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les transistors de sélection (ATi) et les transistors de commutation (ST1) des circuits de sélection
(AS1) sont réalisés sous la forme de transistors MOS.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les cellules de mémoire (SZ1) des circuits de sélection (AS1) sont réalisées en tant que capacité de
porte des transistors de commutation respectifs (ST1).
19. Dispositif selon l'une des revendications 16
à 18, caractérisé en ce que les transistors de commutation (ST1) des circuits de sélection (AS1) se trouvent respectivement dans le trajet de signal de détecteur guidé
à travers le circuit de sélection respectif (AS1).
20. Dispositif selon l'une des revendications 16
à 18, caractérisé en ce que les transistors de commutation (ST1) des circuits de sélection (AS1) se trouvent respectivement dans un trajet de signal en vue de la commande d'un transistor de transfert (TT1) se trouvant dans le trajet de signal de détecteur du circuit de
sélection respectif (AS1).
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE4443823A DE4443823A1 (de) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Verfahren und Vorrichtung zur Bildaufnahme |
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|---|---|
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Family
ID=6535347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9514483A Pending FR2728127A1 (fr) | 1994-12-09 | 1995-12-07 | Procede et dispositif de prise de vues |
Country Status (2)
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|---|---|
| DE (1) | DE4443823A1 (fr) |
| FR (1) | FR2728127A1 (fr) |
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