FR2977371A1 - Matrice de pixels a groupements programmables - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'imagerie comprenant une matrice (10 ; 20 ; 30) de pixels (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) organisée en lignes et en colonnes et un procédé mettant en œuvre le dispositif. Selon l'invention chaque pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) comprend : • un interrupteur de groupement de ligne (B(i,j)) permettant de regrouper le pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) avec le pixel suivant (P(i,j+1) ; Q(i,j+1) ; R(i,j+1) ; X(i,j+1) ; Y(i,j+1)) de la même ligne, • un interrupteur de groupement de colonne (A(i,j)) permettant de regrouper le pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) avec le pixel suivant (P(i+1,j) ; Q(i+1,j) ; R(i+1,j) ; X(i+1,j) ; Y(i+1,j)) de la même colonne, et • des moyens de mémorisation (M(i,j) ; U(i,j) ; V(i,j)) permettant de définir l'état, passant ou bloqué des deux interrupteurs de groupement (A(i,j), B(i,j)).

Description

Matrice de pixels à groupements programmables L'invention concerne un dispositif d'imagerie et un procédé mettant en oeuvre le dispositif. L'invention peut être mise en oeuvre pour la prise d'image dans un détecteur. Ce type de dispositif comprend un grand nombre de points sensibles appelés pixels généralement organisés en matrice ou en barrette. L'invention trouve une utilité dans la réalisation d'images visibles mais n'est pas limitée à ce domaine. Dans le cadre de l'invention, le terme imagerie doit s'entendre dans un sens large. On peut par exemple réaliser des cartographies de pression ou de température ou encore des représentations en deux dimensions de potentiels chimiques ou électriques. Ces cartographies ou représentations forment des images de grandeurs physiques. Dans un détecteur, un pixel représente l'élément sensible élémentaire du détecteur. Chaque pixel convertit un phénomène physique auquel il est soumis en un signal électrique. Les signaux électriques issus des différents pixels sont collectés lors d'une phase de lecture de la matrice puis numérisés de manière à pouvoir être traités et stockés pour former une image. Les pixels sont formés d'une zone sensible au phénomène physique et délivrant un courant de charges électriques. Le phénomène physique peut être un rayonnement électromagnétique et par la suite, l'invention sera expliquée au moyen de ce type de rayonnement et le courant de charge est fonction du flux de photon reçu par la zone sensible. La généralisation à tout dispositif d'imagerie sera aisée. La zone photosensible comprend généralement un élément photosensible, ou photodétecteur, qui peut par exemple être une photodiode, une photorésistance ou un phototransistor. On trouve des matrices photosensibles de grandes dimensions qui peuvent posséder plusieurs millions de pixels. Chaque pixel est constitué d'un élément photosensible et d'un circuit électronique constitué par exemple d'interrupteurs, capacités, résistances, en aval duquel est placé un actionneur. L'ensemble constitué par l'élément photosensible et le circuit électronique permet de générer des charges électriques et de les collecter. Le circuit électronique permet généralement la réinitialisation de la charge collectée dans chaque pixel après un transfert de charge. Le rôle de l'actionneur est de transférer ou recopier les charges collectées par le circuit dans une électrode de lecture. Ce transfert est réalisé lorsque l'actionneur en reçoit l'instruction. La sortie de l'actionneur correspond à la sortie du pixel. Dans ce type de détecteur, un pixel fonctionne selon deux phases : une phase de prise d'image, durant laquelle le circuit électronique du pixel accumule les charges électriques générées par l'élément photosensible, et une phase de lecture, au cours de laquelle les charges CO lectées sont transférées ou recopiées dans l'électrode de lecture, grâce à l'actionneur.

Lors de la phase de prise d'image, l'actionneur est passif et les charges électriques collectées font évoluer le potentiel en un point de connexion entre l'élément photosensible et l'actionneur. Ce point de connexion est appelé noeud de collecte des charges du pixel ou plus simplement nceud du pixel. Lors de la phase de lecture l'actionneur est actif afin de libérer les charges accumulées au niveau du point photosensible afin de les acheminer ou de les recopier, voire de recopier le potentiel du noeud du pixel vers un circuit de lecture du détecteur disposé en aval de l'actionneur. Par actionneur passif, on entend un actionneur n'étant pas en contact électrique avec le circuit de lecture. Ainsi, lorsque l'actionneur est passif, les charges collectées dans le pixel ne sont ni transférées, ni recopiées dans le circuit de lecture. Un actionneur peut être un interrupteur commandé par un signal d'horloge. II s'agit généralement d'un transistor. II peut également s'agir d'un circuit suiveur ou de tout autre dispositif permettant de reporter ou transférer la charge collectée dans le pixel vers le circuit de lecture, par exemple un dispositif connu sous l'acronyme anglo-saxon : CTIA (« Capacitive Translmpedance Amplifier» pour amplificateur de transfert d'impédance capacitive).

Ce type de pixel peut être utilisé pour l'imagerie de rayonnements ionisants, et notamment les détecteurs de rayonnements X ou y, dans le domaine médical ou celui du contrôle non destructif dans le domaine industriel, pour la détection d'images radiologiques. Dans certains détecteurs, les éléments photosensibles permettent de détecter un rayonnement électromagnétique visible ou proche du visible. Ces éléments ne sont pas, ou peu, sensibles au rayonnement incident au détecteur que l'on souhaite détecter. On utilise alors un convertisseur de rayonnement appelé scintillateur qui convertit le rayonnement incident, par exemple un rayonnement X, en un rayonnement dans une bande de longueurs d'onde auxquelles sont sensibles les éléments photosensibles présents dans les pixels. Selon un autre type de détecteur, de plus en plus répandu, le matériau détecteur est un semi-conducteur, sensible au rayonnement, par exemple X ou gamma, à détecter. Une interaction d'un rayonnement dans le détecteur génère des porteurs de charges. On collecte les charges générées par une interaction à une borne, appelée noeud du pixel. Lors de la phase de prise d'image, le rayonnement électromagnétique, sous forme de photons reçus par chaque élément photosensible, est converti en charges électriques (paires électrons/trous) et chaque pixel comprend généralement une capacité permettant d'accumuler ces charges pour faire évoluer la tension du noeud du pixel. Cette capacité peut être intrinsèque à l'élément photosensible, on parle alors de capacité parasite, ou ajoutée sous forme d'un condensateur connecté en parallèle de l'élément photosensible.

Généralement, les pixels sont lus individuellement. La matrice peut par exemple comprendre une électrode de lecture associée à chaque colonne de pixels de la matrice. Dans ce cas, une instruction de lecture est émise vers tous les actionneurs d'une même ligne de la matrice et chacun des pixels de cette ligne est lu en transférant son information électrique, charge, tension, courant, fréquence... sur l'électrode de lecture à laquelle il est associé. On peut être amené à regrouper plusieurs pixels pour les lire collectivement. Ce regroupement peut être utile afin d'augmenter la vitesse de lecture de la matrice ou encore pour améliorer le rapport signal sur bruit de chaque élément lu. Les pixels groupés peuvent disposer de moyens pour réaliser les opérations de somme ou de moyenne des informations électriques des pixels regroupés. Ces moyens peuvent être analogiques ou numérique. Par la suite, on décrira le cas où l'information électrique est 35 disponible de façon analogique dans les pixels, sous forme de quantités de charges stockées sur des condensateurs de même valeur. Il est bien entendu que l'invention peut être mise en oeuvre pour toute forme d'information électrique générée dans chacun des pixels. On a déjà réalisé des matrices prévoyant de regrouper des pixels adjacents par quatre ou par huit. Le moyen pour réaliser l'opération de moyenne est simplement un interrupteur de groupement mettant en contact les condensateurs de pixels adjacents. Les interrupteurs sont commandés par des électrodes de ligne ou de colonne de la matrice, fixant l'état passant ou bloqué de chaque interrupteur. Afin de limiter le nombre d'électrodes, les regroupements possibles sont prédéterminés. Une électrode peut fixer l'état de plusieurs interrupteurs. Par exemple un jeu d'électrodes disposé une ligne sur deux permet de regrouper tous les pixels de la matrice par paire. Pour réaliser des regroupements par quatre il est nécessaire d'ajouter d'autres électrodes de commande d'interrupteurs de groupement permettant de grouper deux paires adjacentes. Dès que l'on souhaite multiplier les configurations possibles de groupement, le nombre d'électrodes augmente ce qui complique le routage de la matrice et réduit l'espace disponible pour les éléments photosensibles. Il est quasiment impossible de réaliser des groupements variables, ceci nécessiterait la mise en oeuvre d'une électrode par interrupteur de groupement. Ce type de mise en oeuvre présente également une limite lorsque certains pixels sont défectueux, ce qui peut être fréquent dans des matrices comprenant un grand nombre de pixels. Il peut par exemple s'agir d'un pixel très bruité, ou d'un pixel en court-circuit avec une alimentation. L'information fausse ou manquante de ce pixel est alors remplacée par la moyenne des informations de ses voisins. Mais si ce pixel défectueux pollue ou détruit un groupe de pixels, son acceptation devient beaucoup plus difficile, a fortiori si la pollution ou destruction s'étend à des groupes plus importants.

L'invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant une matrice de pixel dans laquelle des interrupteurs de groupement sont programmables.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'imagerie comprenant une matrice de pixels organisée en lignes et en colonnes, caractérisé en ce que chaque pixel courant de la matrice comprend : - un interrupteur de groupement de ligne permettant de regrouper le pixel courant avec le pixel suivant de la même ligne, si le pixel suivant existe dans la ligne à laquelle appartient le pixel courant, - un interrupteur de groupement de colonne permettant de regrouper le pixel courant avec le pixel suivant de la même colonne, si le pixel suivant existe dans la colonne à laquelle appartient le pixel courant et - des moyens de mémorisation permettant de définir l'état, passant ou bloqué des deux interrupteurs de groupement.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par les dessins joints dans lesquels : la figure 1 représente un exemple de matrice de pixels selon l'invention, dans laquelle l'information électrique recueillie lors de la lecture de chacun des pixels est une tension ; la figure 2 représente un autre exemple de matrice de pixels selon l'invention, dans laquelle l'information électrique recueillie lors de la lecture de chacun des pixels est une charge ; la figure 3 représente un exemple de moyens pour additionner ou moyenner les charges transitant dans différentes électrodes en colonne de la 25 matrice de la figure 2 ; la figure 4 représente une variante de la matrice de la figure 2 ; la figure 5 représente un exemple de matrice selon l'invention dont les pixels comprennent un registre à décalage ; la figure 6 représente un autre exemple de pixel comprenant un 30 registre à décalage ; les figures 7, 8 et 9 représentent plusieurs exemples de groupements de pixels. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. 35 La figure 1 représente une matrice 10 comprenant seize pixels P(i,j) répartis en quatre lignes et quatre colonnes. Sur cette figure, les lignes et les colonnes sont repérées par leur rang, i pour les lignes et j pour les colonnes. Les pixels P(i,j) sont avantageusement tous identiques, ce qui simplifie la réalisation de la matrice. II est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à une matrice de cette taille. On trouve souvent des matrices ayant un nombre de pixels beaucoup plus importants et dans lesquelles l'invention peut être mise en oeuvre. Chaque pixel P(i,j) comprend un élément sensible à un phénomène physique, comme par exemple un rayonnement électromagnétique. Ce phénomène est, dans l'exemple représenté, converti en charges électriques. L'élément sensible est représenté sur la figure 1 de façon simplifiée par un condensateur C(i,j) permettant d'accumuler les charges électriques issues de la conversion du phénomène physique.

Comme on l'a vu précédemment, dans l'exemple d'un rayonnement électromagnétique à quantifier, l'élément sensible peut être une photodiode et le condensateur C(i,j) représente sa capacité parasite, ou éventuellement une capacité additionnelle raccordée en parallèle de la photodiode, sur laquelle s'accumulent les charges électriques issues de la conversion du rayonnement. Une première électrode du condensateur C(i,j) est raccordée à une masse de la matrice 10. Le potentiel de la seconde électrode du condensateur C(i,j) évolue en fonction des charges électriques accumulées. Cette seconde électrode forme le noeud du pixel. Comme annoncé plus haut, le phénomène physique peut être transformé par l'élément sensible en d'autres types d'informations électriques comme par exemple une tension, un courant ou une fréquence. Dans l'exemple de la figure 1, chaque pixel P(i,j) comprend un suiveur de tension SN) permettant de recopier en sortie du pixel la tension correspondant aux charges accumulées dans le condensateur C(i,j) et un actionneur T(i,j) permettant de transférer, lors d'une phase de lecture, la tension fournie par le suiveur S(i,j) vers une électrode en colonne Cola) de la matrice 10. L'actionneur T(i,j) est commandé par une électrode en ligne Philigne(i) de la matrice 10. Le suiveur S(i,j) est connecté à son entrée au noeud du pixel P(i,j).

La matrice 10 comprend en outre un registre d'adressage de ligne 11 permettant de piloter les différentes électrodes en ligne Phi-ligne(i) de la matrice 10 et un registre de lecture des colonnes 12 permettant de recueillir les tensions présentes sur les différentes électrodes en colonne Cola) lorsque des actionneurs T(i,j) sont passants. Chaque pixel P(i,j) comprend un interrupteur de groupement de ligne B(i,j) permettant de le regrouper avec le pixel P(i,j+1) de la même ligne situé dans la colonne suivante et un interrupteur de groupement de colonne A(i,j) permettant de le regrouper avec le pixel P0+1,j) de la même colonne situé dans la ligne suivante. Les interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j) permettent de connecter les condensateurs C(i,j) des différents pixels P(i,j) concernés au niveau du noeud de chacun des pixels P(i,j). Comme on l'a vu précédemment, les pixels P(i,j) sont avantageusement tous identiques afin de faciliter la définition des masques permettant la réalisation de la matrice. Dans cette hypothèse, même les pixels de la dernière ligne comprennent l'interrupteur de groupement de ligne B(i,j). De même les pixels de la dernière colonne comprennent l'interrupteur de groupement de colonne A(i,j). Ces interrupteurs sont inutiles et ne sont simplement pas raccordés au pixel suivant puisqu'il n'existe pas. Chaque pixel P(i,j) comprend en outre des moyens de mémorisation M(i,j) permettant de définir l'état, passant ou bloqué des deux interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j). Plus précisément, les moyens de mémorisation MN) comprennent deux emplacements de mémorisation binaire dans chacun desquels on mémorise l'état d'un des interrupteurs AN) et B(i,j). Chaque emplacement de mémorisation comprend par exemple une bascule. Les interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j) sont par exemple des transistors à effet de champ pilotés par leur grille et une sortie de chacun des emplacements de mémorisation pilote la grille de l'interrupteur associé. A cet effet, sur la figure 1, dans chacun des emplacements de mémorisation, on a reporté le repère de l'interrupteur de groupement AN) ou B(i,j) associé. L'accès aux moyens de mémorisation M(i,j) pour y stocker les informations nécessaires n'est pas représenté sur la figure 1 pour ne pas l'alourdir. L'adressage peut se faire au moyen d'électrodes en ligne et en colonne permettant d'identifier le pixel P(i,j) adressé. Chaque pixel P(i,j) peut comprendre une cellule ET dont deux entrées sont raccordées respectivement à l'électrode en ligne et à l'électrode en colonne d'adressage. La sortie de la cellule ET définit donc le pixel à programmer. Une électrode supplémentaire, qui peut être routée soit en ligne soit en colonne, permet de véhiculer la donnée à mémoriser vers chacun des emplacements de mémorisation. On a donc une électrode de donnée par emplacement de mémorisation et commune à l'ensemble des pixels P(i,j). Les électrodes d'adressage et de données sont pilotées par les registres 11 et 12. On réalise le groupement de plusieurs pixels P(i,j) voisins, en connectant les différents condensateurs C(i,j) des pixels du groupement au niveau de leurs noeuds respectifs. Cette connexion moyenne les potentiels de ces différents noeuds de pixel P(i,j) du groupement. Les tensions disponibles en sortie des différents suiveurs de tension S(i,j) du groupement sont donc égales et lors de la phase de lecture de la matrice 10, on peut choisir indifféremment un des suiveurs de tension S(i,j) du groupement pour le connecter à l'électrode en colonne Col(j) au moyen de l'actionneur T(i,j) associé au suiveur de tension S(i,j) du pixel P(i,j) retenu. On souhaite par exemple regrouper quatre pixels voisins formant un motif carré étalé sur deux lignes 2i et 2i+1 et deux colonnes 2j et 2j+1.

Pour toute valeur courante de i et j, les moyens de mémorisation MN) sont programmés pour grouper les pixels de coordonnées : (2i,2j) ; (2i+1,2j) ; (2i+1,2j) et (2i+1,2j+1). Lors de la phase de lecture, le registre d'adressage de ligne 11 pilote les actionneurs associés aux électrodes en ligne Philigne(2i) et le registre de lecture des colonnes 12 pilote les électrodes en colonne Col(2j). Les pixels P(2i, 2j) représentent donc le groupe auquel ils appartiennent. Supposons qu'un pixel de coordonnée autre que (2i, 2j) soit défectueux, la programmation des interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j) est faite pour qu'il n'appartienne à aucun groupe. II n'est donc pas lu, et ne pollue pas le groupe auquel il aurait appartenu si les groupements avaient été systématiques. On se retrouve simplement avec un groupe de trois pixels au lieu de quatre. Si au contraire, un pixel de coordonnées (2i, 2j) est défectueux, comme précédemment, la programmation des interrupteurs de groupement est faite pour qu'il n'appartienne à aucun groupe. Par contre afin de lire les autres pixels de ce groupe, il faut dans ce cas modifier aussi la programmation du registre de lecture des colonnes 12 pour que, lorsque l'électrode en ligne Phi-ligne(2i) est adressée, au lieu d'adresser l'électrode en colonne Col(2j), on adresse l'électrode en colonne Col(2j+1).

Il se peut que plusieurs pixels soient défectueux. Supposons que deux pixels de coordonnées (2i, 2j) et (2i, 2j+1) sont défectueux. La programmation des interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j) est faite pour que les pixels défectueux n'appartiennent à aucun groupe pour ne pas polluer le groupe auquel ils auraient appartenu si les groupements avaient été systématiques. Afin de lire les autres pixels de ce groupe, il faut dans ce cas modifier aussi la programmation du registre d'adressage de ligne 11 pour que l'électrode en ligne Phi-ligne(2i+1) soit adressée à la place de l'électrode en ligne Phi-ligne(2i). Toutefois, la solution de l'alinéa précédent ne fonctionne plus si sur une paire de lignes 2i, 2i+1, il y a à la fois des couples de pixels défectueux de coordonnées (2i, 2j), (2i, 2j+1) et des couples de pixels défectueux de coordonnées (2i+1, 2k), (2i+1, 2k+1). Dans ce cas, pour lire les deux groupes possédant des couples défectueux, il faut adresser successivement les lignes 2i et 2i+1.

De façon plus générale, si tous les pixels sont bons, lors de la phase de lecture, l'adressage se fait via les lignes 2i. Si quelques rares pixels sont défectueux, l'adressage peut en tenir compte et décaler d'un rang les lignes ou les colonnes auxquelles appartiennent les pixels défectueux.

Si le nombre de couples de pixels défectueux augmente, il faut dans certains cas lire les 2 lignes ou les 2 colonnes correspondant aux groupes. Ceci ralentit donc la vitesse de lecture. On conserve néanmoins un intérêt en améliorant le rapport signal sur bruit des tensions lues. Si le nombre de couples de pixels défectueux augmente encore, on tend vers un adressage de toutes les lignes et de toutes les colonnes. L'intérêt des groupements en vitesse de lecture disparaît complètement. L'intérêt concernant le rapport signal sur bruit subsiste cependant. Ce cas est néanmoins peu probable dans un dispositif d'imagerie réalisé industriellement.35 La figure 2 représente une matrice 20 comprenant comme précédemment seize pixels Q(i,j) répartis en quatre lignes et quatre colonnes. Dans chaque pixel Q(i,j), on retrouve le condensateur C(i,j) permettant d'accumuler les charges électriques issues de la conversion du phénomène physique, l'actionneur T(i,j), les interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j) et les moyens de mémorisation M(i,j) associés aux interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j). Dans la matrice 20, on retrouve les électrodes en colonne Cola) et en ligne Phi-ligne(i), le registre d'adressage de ligne 11 et le registre de lecture des colonnes 12.

A la différence de la matrice 10, la matrice 20 ne comprend pas de suiveur et le noeud du pixel Q(i,j) peut être directement connecté à l'électrode en colonne Cola) au travers de l'actionneur T(i,j). En phase de lecture, les charges accumulées au niveau du noeud de chaque pixel Q(i,j) sont transférées vers les électrodes en colonne Cola), au travers de l'actionneur T(i,j), lorsque le pixel Q(i,j) est adressé par l'électrode en ligne Phi-ligne(i). On note que dans la matrice 20, la lecture de l'information d'un pixel Q(i,j) est destructrice de l'information. Autrement dit, après transfert des charges du noeud d'un pixel Q(i,j) vers l'électrode colonne Cola) associée, les charges ne sont plus disponibles sur le noeud du pixel Q0,D. Lorsqu'on choisit de grouper des pixels au moyen des interrupteurs de groupement A(i,j) et/ou B(i,j), les potentiels des différents noeuds raccordés sont moyennés et les charges s'additionnent. Lors de la lecture d'un groupe, on peut piloter les actionneurs T(i,j) de façon à ce qu'un seul actionneur T(i,j) soit fermé dans un même groupement. On récupère alors les charges additionnées par l'actionneur T(i,j) sélectionné. Mais cela nécessite un pilotage individuel des actionneurs T(i,j) et donc un système d'adressage des actionneurs T(i,j) en ligne et en colonne, ce qui alourdit fortement le routage de la matrice 20. Il est plus facile de piloter les actionneurs T(i,j) par ligne au moyen des électrodes en ligne Phi-ligne(i). Dans ce cas, si un groupe s'étale sur plusieurs colonnes consécutives, les charges du groupe peuvent simultanément s'évacuer vers des électrodes en colonne au travers de plusieurs actionneurs T(i,j) et donc de plusieurs électrodes en colonne Cola). II est donc utile que la matrice 20 comprenne des moyens de lecture, pour additionner ou moyenner les charges transitant dans les différentes électrodes en colonne associées à un même groupement.

Un exemple de tels moyens est représenté sur la figure 2 par des blocs B1 et B2 situés en bout des électrodes en colonne. Chacun des blocs permet de réaliser une moyenne des signaux électriques véhiculés par deux électrodes en colonne Col(j). Un schéma plus détaillé d'un de ces blocs est proposé en figure 3. Dans ce bloc, deux électrodes en colonne Col(1) et Col(2) sont raccordées respectivement à l'entrée inverseuse de deux amplificateurs intégrateurs Ai(1) et Ai(2). Les entrées non inverseuses des deux amplificateurs intégrateurs Ai(1) et Ai(2) sont raccordées à la masse de la matrice 20. Un condensateur, respectivement CO) et C(2) ainsi qu'un interrupteur, respectivement li(1) et li(2) sont raccordés en parallèles entre l'entrée inverseuse et la sortie de chacun des amplificateurs intégrateurs Ai(1) et Ai(2). Les charges reçues sur les électrodes en colonne Col(1) et Col(2) sont transformées en tension sur chacun des condensateurs CO) et C(2). Les interrupteurs li(1) et li(2) sont pilotés pour remettre à zéro la différence de potentiels entre les électrodes des condensateurs C(1) et C(2). Des condensateurs, respectivement Cmem(1) et Cmem(2), sont raccordés entre la sortie de chaque amplificateurs intégrateurs Ai(1) et Ai(2) et la masse de la matrice 20 par l'intermédiaire d'interrupteurs lech(1) et lech(2). Les tensions de sortie de ces amplificateurs sont mémorisées, sur les condensateurs, respectivement Cmem(1) et Cmem(2). Un interrupteur de mélange Imelange permet de connecter les électrodes actives (non reliées à la masse) des deux condensateurs Cmem(1) et Cmem(2). L'interrupteur Imelange permet de moyenner les tensions présentes sur chacun de deux condensateurs Cmem(1) et Cmem(2) lorsqu'il est fermé. La tension présente aux bornes de chacun des condensateurs Cmem(1) et Cmem(2), éventuellement moyennée lorsque l'interrupteur Imel est fermé, est ensuite lue au moyen d'amplificateurs suiveurs respectivement As(1) et As(2).

Le bloc B1 représenté figure 3 permet de moyenner les informations électriques disponibles sur les deux électrodes en colonne Col(1) et Col(2). II est bien entendu possible de généraliser les interrupteurs de mélange entre toutes les électrodes en colonne Col(i) consécutives. Les interrupteurs de mélange seront manoeuvrés en fonction de la définition des groupements de pixel Q(i,j) de la matrice 20.

La figure 4 représente une matrice 30 formant une variante de réalisation de la matrice 20 dans laquelle les actionneurs T(i,j) peuvent être pilotés individuellement sans pour autant nécessiter un adressage individuel au moyen d'électrodes dédiées à cet adressage. La figure 4 représente une matrice 30 comprenant, comme précédemment, seize pixels R(i,j) répartis en quatre lignes et quatre colonnes. Dans chaque pixel R(i,j), on retrouve le condensateur C(i,j) permettant d'accumuler les charges électriques issues de la conversion du phénomène physique, l'actionneur T(i,j) et les interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j). Dans la matrice 30, on retrouve les électrodes en colonne Cola) et en ligne Phi-ligne(i), le registre d'adressage de ligne 11 et le registre de lecture des colonnes 12. Le nceud du pixel R(i,j) est directement raccordé à l'actionneur T(i,j) sans suiveur. Chacun des pixels R(i,j) comprend également des moyens de mémorisation M(i,j) associés aux interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j). A la différence des matrices 10 et 20, Les moyens de mémorisation M(i,j) de la matrice 30 permettent de plus d'autoriser la fermeture de l'actionneur T(i,j).

Plus précisément, les moyens de mémorisation M(i,j) comprennent un emplacement supplémentaire de mémorisation binaire, dans lequel on mémorise une autorisation de fermeture l'actionneur T(i,j). L'autorisation de fermeture de l'actionneur T(i,j) est faite en lien avec une commande de lecture du pixel R(i,j). Plus précisément, la commande de l'actionneur T(i,j) se fait toujours au moyen de l'électrode en ligne Phi-ligne(i). Cette commande peut être inhibée en fonction de la donnée stockée dans l'emplacement supplémentaire des moyens de mémorisation MN). En pratique, le pixel R(i,j) peut comprendre une cellule ET dont une première entrée est raccordée à l'électrode en ligne Phi-ligne(i) et dont une seconde entrée est raccordée à l'emplacement supplémentaire dont la donnée est notée D(i,j). La sortie de la cellule ET forme la commande de grille de l'actionneur T(i,j).

On a vu précédemment que la programmation des emplacements de mémorisation peut se faire au moyen d'une électrode dédiée à chacun des emplacements de mémorisation, en complément des électrodes en nécessaires à l'adressage des pixels. L'augmentation du nombre emplacements de mémorisation complique donc la réalisation de la matrice 30 en imposant le routage des électrodes en supplémentaires.

La figure 5 représente quatre pixels X(I,j) identiques d'une matrice 40 permettant de pallier ce problème au moyen de registres à décalage U(i,j) intégré à chacun des pixels X(i,j) et dont les cases forment les différents emplacements de mémorisation. Comme précédemment l'invention n'est pas limitée à ce nombre de pixels. Chaque pixel X(i,j) comprend trois interrupteurs électroniques, T1(i,j), T2(i,j) et T3(i,j). L'interrupteur T1(i,j) permet la réinitialisation du potentiel de l'élément sensible du pixel représenté ici par une photodiode K(i,j). L'interrupteur T1(i,j) est passant en début de cycle d'intégration d'un pixel X(i,j). Postérieurement à ce début de cycle, l'interrupteur T1(i,j) est bloqué. Le potentiel V du noeud N(i,j) du pixel X(i,j) évolue alors en fonction de l'éclairement, suivant une loi AV = Q / C, AV étant la variation de potentiel au noeud N(i,j), Q étant la photocharge collectée (c'est-à-dire la charge collectée du fait des interactions de photons dans le détecteur) et C étant la capacité présente au noeud d'intégration N(i,j), généralement essentiellement due à la capacité parasite de la photodiode K(i,j). A la fin du cycle d'intégration, l'interrupteur T3(i,j) est rendu passant par l'électrode de commande Phi-ligne(i). L'ensemble constitué par l'interrupteur T20,j) et la source de courant Ipol(j) située en pied de l'électrode de colonne Col(j) constitue alors un étage suiveur. On obtient ainsi un potentiel image de celui du noeud N(i,j) en pied de l'électrode de colonne Col(j) et utilisé par un circuit S(j) permettant par exemple la numérisation du potentiel. Chacun de pixel X(i,j) comprend également un condensateur C(i,j) permettant de modifier le gain du pixel X(i,j). Un interrupteur G(i,j) permet de raccorder le condensateur C(i,j) au noeud N(i,j) et ainsi augmenter la valeur de capacité présente au nceud d'intégration N(i,j).

Selon l'invention, on retrouve les interrupteurs de groupement A(i,j) et B(i,j) et les moyens de mémorisation sont ici formés par un registre à décalage U(i,j) à trois cases, chacune permettant de commander un des interrupteurs A(i,j), B(i,j) et G(i,j).

Le registre à décalage U(i,j) comprend une entrée d'horloge H(i,j) et une entrée de donnée E(i,j) sur la quelle les données à mémoriser dans les différentes cases du registre à décalage U(i,j) sont véhiculées en série. L'entrée de donnée E(i,j) est raccordée à une électrode de donnée E-prog qui peut être commune à tous les pixels X(i,j) de la matrice 40, c'est pourquoi on n'affecte pas de repères (i,j) à l'électrode de donnée E-prog. Sur la figure 5, l'électrode E-prog est routée suivant les lignes i de la matrice 40. II est également possible de réaliser ce routage en colonne ou en grille. Le pixel X(i,j) que l'on souhaite programmer est choisi au moyen de son entrée d'horloge H(i,j) et les données sont présentées en série sur l'entrée de donnée EN). L'entrée d'horloge H(i,j) est formée par la sortie d'une cellule ET dont une première entrée est raccordée au bus ligne Phi-ligne(i) et dont une seconde entrée est raccordée à une électrode en colonne H-Col(j) permettant de choisir la colonne de pixels X(i,j) à programmer. Un pixel X(i,j) particulier est sélectionné en activant l'électrode en ligne Phi-ligne(i) concernée. La programmation effective des trois cases du registre à décalage U(i,j) est réalisée en activant trois fois une commande véhiculée par l'électrode en colonne H-Col(j) en concordance avec trois valeurs de programmation véhiculées en série sur l'entrée de donnée EN).

Lors de l'acquisition d'une image toutes les commandes véhiculées par l'électrode en colonne H-Col(j) sont désactivées et on peut sélectionner les différents pixels X(i,j) avec l'électrode en ligne Phi-ligne(i), sans perturber les valeurs programmées dans les registres à décalage U(i,j). Dans cet exemple, on a réutilisé l'électrode en ligne Phi-ligne(i) comme électrode de sélection des pixels X(i,j) à programmer. Alternativement on peut mettre en oeuvre une électrode de commande indépendante de l'électrode en ligne Phi-ligne(i) et dédiée à la programmation des différents registres à décalage U(i,j). En variante, on peut réaliser une électrode E-prog spécifique à 35 chaque ligne de la matrice On peut alors, en mode programmation, activer toutes les commandes portées par les électrodes en ligne Phi-ligne(i) et programmer simultanément tous pixels X(i,j) d'une même colonne. Ceci permet d'accélérer la programmation des différents registres à décalage U(i,j) de la matrice 40.

La programmation des différents emplacements de mémorisation d'un pixel ne requiert que deux électrodes spécifiques : une électrode d'horloge H-Col(j) et une électrode de données proprement dite E-prog, quelque soit le nombre d'emplacement de mémorisation. Ces deux électrodes sont raccordées à l'ensemble des registres à décalage U(i,j) des différents pixels X(i,j). Ainsi, sans alourdir le nombre de bus de la matrice 40, il est possible d'augmenter le nombre d'emplacements de mémorisation pour d'autres besoins du pixel X(i,j). La programmation des emplacements de mémorisation se réalisant dans une phase spécifique, précédent celle de prise d'image, les électrodes d'adressage des pixels pour la programmation et ceux pour la lecture peuvent être partiellement ou totalement fusionnés.

Avantageusement, les moyens de mémorisation sont configurés pour stocker plusieurs configurations de groupement de pixels et le dispositif comprend des moyens pour choisir parmi les configurations mémorisées. La figure 6 représente un exemple de pixel Y(i,j) dans lequel les moyens de mémorisation sont formés par un registre à décalage V(i,j) comprenant six cases permettant de mémoriser deux configurations distinctes de commande des différents interrupteurs du pixel Y(i,j), soit deux configurations de trois interrupteurs par pixel. De façon plus générale, le registre à décalage V(i,j) contient plusieurs cases et le nombre de cases est égal au nombre d'emplacements de mémorisation multiplié par le nombre de configurations distinctes que l'on souhaite mémoriser. Dans l'exemple représenté, le registre à décalage V(i,j) fonctionne en rebouclage circulaire grâce à une électrode de commande additionnelle Circ. Le pixel Y(i,j) comprend les trois interrupteurs Tl(i,j), T2(i,j) et T3(i,j) ainsi qu'un interrupteur supplémentaire T4(i,j) piloté par une électrode de commande Circ et permettant de raccorder l'entrée de donnée E(i,j) soit à l'électrode E-prog soit à la dernière case du registre à décalage V(i,j). Deux configurations de programmation peuvent être stockées, respectivement dans les 3 premières et les 3 dernières cases du registre à décalage V(i,j). La programmation du registre à décalage V(i,j) se fait en pilotant l'interrupteur T4(i,j) de façon à connecter l'entrée de donnée EN) à l'électrode E-prog en concordance avec six impulsions appliquées à l'entrée d'horloge H(i,j). Le passage d'une configuration à l'autre se fait en pilotant l'interrupteur T4(i,j) de façon à connecter l'entrée de donnée EN) à la dernière case du registre à décalage V(i,j) en concordance avec trois impulsions appliquées à l'entrée d'horloge H(i,j). Les impulsions d'horloge sont obtenues en activant les commandes présentes sur l'électrode en ligne Phi-ligne(i) et en activant la commande présente sur l'électrode H-Col(j).

Il est bien entendu que les registres à décalage U(i,j) et V(i,j) peuvent être mis en oeuvre pour tout type de matrice, comme les matrices 10, 20 et 30 précédemment décrites.

La programmation des emplacements de mémorisation permet de définir n'importe quel type de groupements : 2x2, 3x3, 4x4,...n x n, n x m, voire des groupements de formes complexes, voire des groupements qui ne sont pas identiques sur toute la dimension de la matrice avec par exemple des groupes plus petits au centre que sur les bords de la matrice, ou des groupes alternativement petits et grands. La programmation permet d'exclure des groupes les pixels défectueux. A titre d'exemples de formes complexes la figure 7 représente des groupements réguliers sous forme de groupements de huit pixels en croix.

Les contours des pixels sont matérialisés en traits interrompus et les contours des groupements en traits pleins. La figure 8 représente des groupements réguliers de trois pixels organisés en chevron. La figure 9 montre des groupements de différentes tailles. D'autres formes de groupements sont bien entendu possibles.

Il peut être intéressant de pouvoir commuter rapidement d'une configuration de groupements à une autre. La programmation des emplacements de mémorisation permet de redéfinir rapidement les groupements entre deux images ou entre deux séquences d'images successives.

Par exemple, si on groupe les pixels 2x2 dans une séquence d'imagerie dynamique, il peut être intéressant de déplacer ces groupements, d'une image à la suivante, d'un pixel vers la droite, puis vers le haut, puis vers la gauche, puis enfin vers le bas, de façon qu'au bout d'un cycle de 4 images, toutes les positions de ces groupements aient été mises en oeuvre. On récupère ainsi une résolution spatiale proche de celle qu'on aurait obtenue sans les groupements tout en améliorant le rapport signal sur bruit de l'image. Dans le domaine de l'imagerie radiologique, la reconfiguration des groupements de pixels présente aussi un intérêt. Par exemple en fluoroscopie, on peut utiliser alternativement des modes de fluoroscopie faible dose et des séquences fortes dose. Dans le mode fluoroscopie, on souhaite lire rapidement, et la résolution spatiale n'est pas recherchée. Des groupements 2x2, voire plus importants, sont donc souhaitables. Dans les séquences à forte dose, la cadence d'image peut être réduite, mais la résolution spatiale est recherchée et on réduit la taille des groupements. On peut même ne regrouper aucun pixel et les lire tous séparément. Avec les structures précédemment décrites dans les matrices 10, 20 et 30, il est nécessaire de reprogrammer complètement les emplacements de mémorisation concernés par les interrupteurs de groupements A(i,j) et B(i,j) et ceci pour tous les pixels de la matrice. Le temps de programmation peut être important. Avantageusement, pour réduire le temps de programmation, les moyens de mémorisation M(i,j) sont configurés pour stocker plusieurs configurations de groupement de pixels. Le dispositif comprend alors des moyens pour choisir parmi les configurations mémorisées. Lorsqu'on met en oeuvre un registre à décalage, on peut multiplier le nombre de cellules par le nombre de configurations distinctes que l'on souhaite mémoriser. Par exemple dans les matrices 10 et 20 représentées sur les figures 1 et 2, si on souhaite mémoriser deux configurations de groupements de pixels, on prévoir un registre à décalage comprenant quatre cellules, et six cellules dans la matrice 30. Pour les matrices 10 et 20 et deux configurations, dans une première phase, de programmation, les quatre cellules sont remplies à partir de l'entrée série du registre, les deux premières cellules correspondant à la première configuration et les deux dernières cellules correspondant à la seconde. Ceci pour tous les pixels de la matrice. Puis les registres à décalage de tous les pixels sont reconfigurés pour fonctionner en boucle.

Lorsque l'on souhaite passer d'une configuration de groupements à l'autre, il suffit alors d'envoyer deux coups d'horloge, simultanément sur tous les registres de la matrice, ce qui peut être très rapide.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'imagerie comprenant une matrice (10 ; 20 ; 30) de pixels (P(i,j) ; Q(i,j) ; RN) ; X(i,j) ; Y(i,j)) organisée en lignes et en colonnes, caractérisé en ce que chaque pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) de la matrice (10 ; 20 ; 30 ; 40) comprend : - un interrupteur de groupement de ligne (B(i,j)) permettant de regrouper le pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) avec le pixel suivant (P(i,j+1) ; Q(i,j+1) ; R(i,j+1) ; X(i,j+1) ; Y(i,j+1)) de la même ligne, si le pixel suivant existe, dans la ligne à laquelle appartient le pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; YOM, - un interrupteur de groupement de colonne (A(i,j)) permettant de regrouper le pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) avec le pixel suivant (P(i+1,j) ; Q(i+1,j) ; R(i+1,j) ; X(i+1,j) ; Y(i+1,j)) de la même colonne, si le pixel suivant existe, dans la colonne à laquelle appartient le pixel courant (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) et - des moyens de mémorisation (M(i,j) ; U(i,j) ; V(i,j)) permettant de définir l'état, passant ou bloqué des deux interrupteurs de groupement (AN), B(i,j)).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les 20 pixels (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) sont tous identiques.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (M(i,j)) comprennent deux emplacements de mémorisation binaire dans chacun desquels on 25 mémorise l'état d'un des interrupteurs A(i,j) et B(i,j).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque pixel courant (R(i,j)) comprend en outre un actionneur (T(i,j)) de lecture du pixel courant (RN », et en ce que les moyens 30 de mémorisation (MN» du pixel courant (R(i,j)) permettent d'autoriser (D(i,j)) la fermeture de l'actionneur (T(i,j)) de lecture du pixel courant (R(i,j)) en lien avec une commande de lecture (Phi-ligne(i)) du pixel courant (R0,j».
5. 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (MN» comprennent un emplacement supplémentaire de mémorisation binaire (DM», dans lequel on mémorise une autorisation de fermeture l'actionneur T(i,j).
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que les emplacements de mémorisation sont adressés au moyen d'électrodes en ligne et en colonne permettant d'identifier le pixel (P(i,j) ; Q(i,j) ;RN)) adressé et en ce que le dispositif comprend une électrode de donnée par emplacement de mémorisation et commune à l'ensemble des pixels (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j)).
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 5, caractérisé en ce que les emplacements de mémorisation sont adressés au moyen d'électrodes en ligne et en colonne permettant d'identifier le pixel (X(i,j) ; Y(i,j)) adressé, en ce que chaque pixel (X(i,j) ; Y(i,j)) comprend un registre à décalage (U(i,j) ; Y(i,j)) formant les moyens de mémorisation, et en ce que le dispositif comprend une électrode d'horloge (H(i,j)) et une électrode de données (E-prog) raccordée à l'ensemble des registres à décalage (U(i,j) ; Y(i,j)) des différents pixels (X(i,j) ; Y(i,j)).
8. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mémorisation (V(i,j)) sont configurés pour stocker plusieurs configurations de groupement de pixels (Y(i,j)) et en ce que le dispositif comprend des moyens (T4(i,j)) pour choisir parmi les configurations mémorisées.
9. 9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le registre à décalage (V(i,j)) contient plusieurs cases et en ce que le nombre de cases est égal au nombre d'emplacements de mémorisation multiplié par le nombre de configurations distinctes que l'on souhaite mémoriser.
10. 10. Procédé mettant en oeuvre un dispositif d'imagerie selon l'une des revendications précédentes comprenant une phase de prise d'image, 35 caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser phase de programmation desmoyens de mémorisation des pixels (P(i,j) ; Q(i,j) ; R(i,j) ; X(i,j) ; Y(i,j)) avant la phase de prise d'image.