L'invention concerne les capteurs d'image électronique fonctionnant à partir de pixels actifs en technologie MOS.

Les pixels actifs comprennent le plus souvent une photodiode transformant en charges électriques les photons reçus, et plusieurs transistors MOS permettant de contrôler la lecture de ces charges et leur conversion en tension électrique. Dans un capteur matriciel, les lignes de pixels sont adressées individuellement et les tensions issues des pixels sont appliquées à des conducteurs de colonne communs aux pixels d'une même colonne. Des circuits de lecture en pied de colonne permettent d'échantillonner, pour chaque ligne de pixels adressée, les tensions présentes sur les colonnes. Les échantillons sont stockés dans des capacités du circuit de lecture. Les échantillons, ou des différences d'échantillons, sont ensuite convertis en numérique par un convertisseur analogique-numérique (par exemple un convertisseur pour chaque colonne de pixels).

Les pixels utilisant une photodiode comprennent généralement un premier transistor servant à transférer les charges de la photodiode vers un nœud de stockage de charges en vue de la lecture de ces charges, un transistor de réinitialisation permettant de rétablir le potentiel du nœud de stockage de charges à une valeur de référence après une lecture des charges, un transistor de lecture qui est monté en suiveur de tension et dont la grille est reliée au nœud de stockage de charges pour établir sur sa source une tension représentant la tension de ce nœud, et enfin un transistor de sélection de ligne commandé par un conducteur de ligne pour sélectionner toute une ligne de pixels et relier la sortie du transistor suiveur de chaque pixel au conducteur de colonne correspondant à ce pixel.

Une des limitations des capteurs d'image est le bruit électronique qui résulte des opérations de lecture de charges. Ce bruit est particulièrement gênant pour la prise d'image à bas niveau de lumière ou à très faible durée d'exposition, car il devient alors du même ordre de grandeur, voire même plus important, que le signal utile représentant l'éclairement. Un type de bruit bien identifié est le bruit dit "bruit kTC" résultant de l'opération de réinitialisation du nœud de stockage contenant les charges représentant l'éclairement du pixel. Cette réinitialisation est faite en général par un transistor relié à la fois au nœud de stockage et à un potentiel de référence fixe. La mise en conduction de ce transistor porte le nœud de stockage au potentiel de référence, ce qui vide les charges qui y sont contenues. L'interruption de la mise en conduction fige le potentiel du nœud au potentiel de référence mais avec un certain bruit thermique qui dépend des caractéristiques résistives et capacitives du transistor et du nœud de stockage.

Dans les capteurs qui fonctionnent en mode dit "rolling shutter" (ou obturation défilante) où les durées d'intégration de photons sont les mêmes pour toutes les lignes mais décalées dans le temps d'une ligne à l'autre, on sait réduire fortement ou éliminer ce bruit kTC en effectuant un double échantillonnage corrélé véritable : on réinitialise le potentiel du nœud de stockage juste avant d'y transférer les charges utiles représentant l'éclairement et on fait une lecture différentielle : avant et après ce transfert.

Mais il est beaucoup plus difficile de le faire dans les capteurs qui fonctionnent en mode d'obturation globale, dit "global shutter", où tous les pixels subissent simultanément la même durée d'intégration de lumière, car on ne peut pas faire de lecture du niveau de réinitialisation avant de transférer les charges.

L'invention a pour but de proposer une constitution de pixel et un mode de fonctionnement du pixel qui permettent une réduction du bruit kTC.

Les solutions précédemment proposées pour réduire le bruit kTC dans des pixels fonctionnant en mode de "global shutter" ont été les suivantes :

WO2006130443 et US2008210986 utilisent une structure de photodiode pincée ("pinned photodiode") masquée de la lumière comme nœud de stockage de charges. Cette structure est encombrante.

US5986297 et US2006102938 utilisent une grille de silicium polycristallin pour réaliser un nœud de stockage non capacitif lors de la réinitialisation sous cette grille. Mais cela nécessite une technologie à deux niveaux de silicium polycristallin pouvant se chevaucher et la sensibilité du nœud de stockage à la lumière est élevée, ce qui est néfaste. US20120175499 utilise deux capacités de stockage dans le pixel, l'une pour mémoriser un niveau de réinitialisation, l'autre un niveau utile. Cette technique occupe beaucoup de place dans le pixel en raison du nombre de transistors et de capacités nécessaires au fonctionnement.

WO2010124289 utilise une capacité connectée en série en amont du transistor de lecture à l'intérieur du pixel. Cette capacité stocke le niveau de bruit de réinitialisation, mais elle nécessite un étage d'amplification supplémentaire à l'intérieur du pixel, donc deux transistors supplémentaires.

On notera enfin que la demande de brevet US 2004/0251394 décrit un pixel qui ne fonctionne pas en obturation globale et qui utilise une capacité auxiliaire à des fins qui ne sont pas liées au problème de l'augmentation du bruit kTC en mode d'obturation globale.

Pour pallier les défauts des capteurs existant en ce qui concerne la réduction du bruit kTC lorsque ces capteurs fonctionnent en mode d'obturation globale, l'invention propose un capteur d'image à pixels actifs fonctionnant en mode d'obturation globale dans lequel chaque pixel comporte une photodiode pour intégrer des charges produites par la lumière, un nœud de stockage de charges ayant une capacité intrinsèque par rapport à une masse commune, un transistor de transfert de charges pour transférer les charges de la photodiode vers le nœud de stockage, un transistor de réinitialisation du potentiel du nœud de stockage, un transistor de lecture pour lire le potentiel du nœud de stockage, caractérisé en ce qu'il comprend en outre dans le pixel une capacité auxiliaire et un transistor auxiliaire connecté à la capacité auxiliaire, et dans le capteur des moyens de commande du transistor auxiliaire pour connecter la capacité auxiliaire au nœud de stockage d'une manière qui accroît la capacité totale du nœud de stockage pendant des instants de réinitialisation du potentiel du nœud de stockage mais pas pendant une opération de lecture du niveau de potentiel du nœud de stockage après une opération de transfert global de charges de la photodiode vers le nœud de stockage pour tous les pixels simultanément.

Ce qu'on appelle ici "instant de réinitialisation" est l'instant de la fin d'une impulsion qui rend conducteur le transistor de réinitialisation. En effet, c'est au moment où le transistor cesse d'être conducteur que le potentiel du nœud de stockage se fige et prend une valeur de réinitialisation qui dépend du bruit kTC. Lors de la réinitialisation du nœud de stockage de charges et du nœud de lecture, la réinitialisation se fait sur une capacité de plus grande valeur que si la capacité auxiliaire n'était pas présente. Cela réduit le bruit kTC de réinitialisation, et ceci d'autant plus que la capacité auxiliaire a une plus grande valeur. Mais pendant la phase de lecture du signal utile, on neutralise la capacité, c'est-à-dire qu'on l'élimine fonctionnellement, par le transistor auxiliaire, en série ou en parallèle avec la capacité selon le cas, qui la déconnecte ou qui la court-circuite pour assurer cette neutralisation ; la capacité de stockage des charges utiles diminue alors et le facteur de conversion charge-tension reprend une valeur normale, plus élevée et donc plus favorable à la lecture du signal utile.

La valeur de la capacité auxiliaire est supérieure à la capacité du nœud de stockage et de préférence au moins quatre fois supérieure.

Dans une mesure différentielle de charges, on effectue une réinitialisation du pixel en présence de la capacité auxiliaire avant de transférer les charges utiles de la photodiode vers le nœud de stockage, puis on transfère les charges de la photodiode, on fait une première mesure du niveau de potentiel du nœud de stockage après neutralisation de la capacité auxiliaire, puis on fait une nouvelle réinitialisation du potentiel du nœud de stockage et du nœud de lecture en présence de la capacité, et enfin on fait une deuxième mesure du niveau de potentiel du nœud de stockage, réinitialisé, à nouveau en l'absence de la capacité auxiliaire, et enfin on fait une conversion analogique-numérique de la différence entre les deux mesures.

Dans un premier mode de réalisation, la capacité auxiliaire est placée en série avec le transistor auxiliaire entre le nœud de stockage et la masse commune. La mise en service de la capacité est établie en rendant le transistor auxiliaire conducteur ; sa neutralisation est assurée par le blocage du transistor.

Dans un deuxième mode de réalisation, la capacité auxiliaire est placée en série entre le nœud de stockage et la grille du transistor de lecture et le transistor auxiliaire est placé en parallèle avec la capacité. Il y a alors un nœud de lecture, constitué par la grille du transistor de lecture, distinct du nœud de stockage au moment de la réinitialisation. La mise en service de la capacité est établie en bloquant la conduction du transistor, sa neutralisation est établie en rendant le transistor conducteur. Un deuxième transistor de réinitialisation, qui est un transistor de réinitialisation du potentiel du nœud de lecture, est prévu.

Dans un troisième mode de réalisation, la capacité auxiliaire est connectée d'un côté au nœud de stockage et de l'autre à un potentiel de référence par l'intermédiaire d'un deuxième transistor auxiliaire ; le premier transistor auxiliaire est placé en parallèle avec la capacité pour la laisser en service ou la court-circuiter ; le deuxième transistor auxiliaire relie la capacité au potentiel de référence. Dans ce cas, la grille du transistor de lecture est reliée directement au nœud de stockage.

L'objet de l'invention est également un procédé de fonctionnement correspondant : procédé de fonctionnement d'un capteur d'image matriciel en mode d'obturation globale, dans lequel chaque pixel du capteur comporte une photodiode pour intégrer des charges produites par la lumière, un nœud de stockage de charges ayant une capacité intrinsèque par rapport à une masse commune, un transistor de transfert de charges pour transférer les charges de la photodiode vers le nœud de stockage, un transistor de réinitialisation du potentiel du nœud de stockage, un transistor de lecture pour lire le potentiel du nœud de stockage, le fonctionnement du capteur étant un fonctionnement en mode d'obturation globale comprenant une réinitialisation simultanée des photodiodes de tous les pixels, un transfert de charges global des photodiodes vers les noeuds de stockage après une durée d'intégration commune à tous les pixels, une lecture du niveau de potentiel du noeud de stockage, une réinitialisation du noeud de stockage, une lecture du niveau réinitialisé, caractérisé en ce que, dans le but de réduire le niveau de bruit de réinitialisation, on prévoit dans le pixel une capacité auxiliaire et un transistor auxiliaire connecté à la capacité auxiliaire, on commande le transistor auxiliaire pour connecter la capacité auxiliaire au nœud de stockage d'une manière qui accroît la capacité totale du nœud de stockage pendant des instants de réinitialisation du potentiel du nœud de stockage mais pas pendant une opération de lecture du niveau de potentiel du nœud de stockage après une opération de transfert global de charges de la photodiode vers le nœud de stockage pour tous les pixels simultanément. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 représente un schéma électrique de constitution du pixel selon l'invention dans un premier mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 2 représente un chronogramme de fonctionnement du pixel ;

- la figure 3 représente un schéma électrique d'un deuxième mode de réalisation ;

- la figure 4 représente un chronogramme de fonctionnement du pixel de la figure 3 ;

- la figure 5 représente une variante de chronogramme de la figure

5 ;

- la figure 6 représente un schéma électrique de pixel d'un troisième mode de réalisation ;

- la figure 7 représente une modification possible de l'emplacement du transistor de sélection de ligne.

Le pixel de la figure 1 fait partie d'une matrice de lignes et colonnes de pixels d'un capteur d'image. Les pixels sont commandés par des moyens de commande généraux non représentés qui délivrent les séquences de signaux nécessaires à l'intégration de charges et à la lecture des charges intégrées dans un fonctionnement en mode d'obturation globale.

Le pixel comporte une photodiode PHD, un nœud capacitif NS de stockage de charges, un transistor de transfert T1 entre la photodiode et le nœud de stockage pour transférer vers le nœud de stockage les charges photogénérées dans la photodiode. Le transistor T1 est mis en conduction par un signal de commande TG commun à tous les pixels.

La photodiode est une photodiode dite "pinned", ou photodiode pincée, qui comporte, au-dessus d'une diffusion N dans une couche semiconductrice active P, une diffusion superficielle de type P+ reliée au potentiel zéro de la couche active. Le nœud de stockage NS est une diffusion flottante de type N dans la couche active de type P. Il a une capacité intrinsèque C _s par rapport à la masse, cette capacité étant représentée en tiretés sur la figure 1 car elle n'est pas un élément de circuit autonome distinct de la diffusion flottante elle-même et des éléments qui l'entourent.

Un transistor de réinitialisation T2 est relié entre le nœud de stockage et un potentiel de référence constant Vref, permettant de réinitialiser le potentiel du nœud de stockage avant une prochaine lecture de signal. La réinitialisation est faite par un signal de commande RST qui rend conducteur les transistors de réinitialisation de la ligne de pixels pour porter les nœuds de stockage NS à ce potentiel Vref, au bruit kTC près. Le potentiel de réinitialisation Vref peut être le potentiel d'alimentation générale Vdd de la matrice.

Un autre transistor de réinitialisation T3 permet de réinitialiser globalement le potentiel de toutes les photodiodes de la matrice de pixels. Il est connecté entre la photodiode et le potentiel Vdd. Sa mise en conduction est commandée par un signal de réinitialisation globale GR commun à tous les pixels de la matrice pour un fonctionnement en mode d'obturation globale. La réinitialisation vide toutes les charges contenues dans la photodiode avant une nouvelle période d'intégration de charges. L'intégration de charges sous l'influence de la lumière commence à la fin du signal GR.

Le circuit de lecture interne au pixel comprend essentiellement un transistor de lecture T4, dont le drain est porté à une source de potentiel (qui peut être Vdd et on considérera dans la suite pour simplifier que c'est le potentiel Vdd). La grille du transistor de lecture constitue un nœud capacitif qu'on appellera nœud de lecture NL. La capacité intrinsèque C _L de ce nœud est principalement la capacité entre la grille et la couche active de silicium sous la grille. La source du transistor de lecture est reliée à un conducteur de colonne COL commun à tous les pixels d'une même colonne. On prévoit en général un transistor de sélection de ligne T5 entre la source du transistor de lecture et le conducteur de colonne, ce transistor n'étant rendu conducteur que lors des opérations de lecture d'une ligne de pixels. Il est rendu conducteur par un signal de sélection de ligne SEL, l'indice i correspondant à une ligne de rang i dans la matrice.

On a représenté symboliquement une source de courant SC reliée au conducteur de colonne. Cette source de courant commune à tous les pixels n'est active que pendant les opérations de lecture et sert à tirer du courant de la source du transistor de lecture T4 pour faire fonctionner ce dernier en suiveur de tension lors d'une opération de lecture. Dans cette opération, le transistor T4 reporte sur le conducteur de colonne un potentiel représentant le potentiel du nœud de lecture.

Le nœud de stockage capacitif NS est, dans cet exemple de réalisation de l'invention, directement relié au nœud de lecture capacitif NL. On a cependant distingué ces deux nœuds sur la figure 1 par analogie avec d'autres figures.

Une capacité auxiliaire C _A est reliée en série avec un transistor auxiliaire T6 entre le nœud de stockage et la masse commune. Elle est constituée par un élément de circuit autonome qui peut être connecté ou déconnecté du nœud de stockage par le transistor T6 indépendamment des capacités intrinsèques C _s et C _L qui, elles, ne peuvent pas être déconnectées. Le transistor T6 est commandé par un signal SHT.

Cette capacité C _A a une valeur significativement supérieure à la capacité intrinsèque du nœud de stockage et même à la somme des capacités intrinsèques du nœud de stockage et du nœud de lecture ; de préférence, la somme des capacités C _A , C _s et C _L est au moins trois ou quatre fois supérieure à la somme C _S +C _L .

Le fonctionnement de ce pixel est globalement le suivant : Après l'impulsion de réinitialisation globale GR des photodiodes de la matrice, la photodiode intègre des charges sous l'effet de l'éclairement. Avant la fin de la durée d'intégration, on fait en sorte que la capacité auxiliaire soit mise en service, connectée au nœud de stockage, par mise en conduction du transistor auxiliaire T6.

On effectue alors l'opération de réinitialisation du nœud de stockage et du nœud de lecture. La réinitialisation proprement dite est considérée comme effectuée à l'instant où le transistor T2 cesse d'être conducteur après avoir été mis en conduction. Le bruit de réinitialisation du nœud de stockage NS, en termes de valeur de potentiel, peut être considéré comme étant Vbs = [kT/(C _s + C _L + C _A )] ^1/2 car les capacités C _s , C _L et C _A peuvent être considérées comme étant en parallèle du point de vue dynamique vues du nœud de stockage à l'instant de la réinitialisation du nœud de stockage. T est la température absolue, k est la constante de Boltzmann. On voit que le bruit de réinitialisation du nœud de stockage, exprimé en tension sur ce nœud est d'autant plus faible que la capacité C _A est grande. Le potentiel du nœud de stockage est donc réinitialisé avec un bruit faible grâce à la présence de la capacité C _A .

On procède ensuite au transfert des charges de la photodiode vers le nœud de stockage, ceci simultanément pour tous les pixels de la matrice pour un fonctionnement en mode d'obturation globale : on bloque d'abord le transistor T6 pour déconnecter la capacité auxiliaire C _A , pour neutraliser son influence sur la capacité globale du nœud de stockage. Le pixel se trouve alors avec un facteur de conversion charge-tension normal (celui d'un pixel standard), résultant de la somme C _s + C _L , alors que ce facteur de conversion serait beaucoup plus faible si la capacité auxiliaire restait connectée entre le nœud de stockage et la masse commune.

On transfère alors les charges de la photodiode vers le nœud de stockage par mise en conduction des transistors T1 des pixels et on lit ces charges ligne par ligne à l'aide du transistor de lecture. Le transistor de lecture reporte le potentiel du nœud de stockage sur le conducteur de colonne pour les pixels d'une ligne sélectionnée. La lecture se fait par échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne dans un circuit d'échantillonnage extérieur au pixel (en général en pied de chaque colonne). Un convertisseur analogique-numérique utilise cet échantillon.

Ainsi, la réinitialisation avec la capacité auxiliaire C _A en service suivie de la lecture avec la capacité auxiliaire hors service permet de bénéficier à la fois d'un bruit kTC réduit et d'un facteur de conversion non réduit, ce qui est particulièrement important dans un fonctionnement en mode d'obturation globale.

Dans le cas général on effectuera une conversion analogique- numérique d'une mesure différentielle et non pas d'une mesure simple du potentiel du nœud de stockage. Dans ce cas, après l'échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne, on fait une deuxième opération de réinitialisation comme indiqué ci-dessus (avec la capacité auxiliaire en service) puis un échantillonnage du potentiel du conducteur de colonne (la capacité auxiliaire reste de préférence en service pendant cet échantillonnage). Le convertisseur analogique-numérique utilise l'échantillon pris après le transfert de charges et l'échantillon pris après la deuxième réinitialisation et il convertit la différence entre ces échantillons. La lecture du signal utile et du signal de réinitialisation se fait ligne par ligne ; la réinitialisation peut se faire ligne par ligne ou globalement pour toute la matrice.

On va maintenant détailler un chronogramme de fonctionnement du pixel de la figure 1 .

La figure 2 représente un chronogramme avec des lignes respectives représentant les signaux GR, TG, SEL,, RST définis précédemment. Ce chronogramme est celui d'une lecture différentielle des signaux, qui est le mode de lecture préféré.

Le signal GR définit, par son front de descente, le début d'une période d'intégration T, commune à tous les pixels.

Le signal TG définit par son front de descente, la fin de la période d'intégration, commune à tous les pixels.

Avant la fin de la période d'intégration, le capteur exécute une opération de réinitialisation pour tous les pixels à la fois. Cette opération se fait à l'aide des signaux RST et SHT.

Le signal SHT peut être au niveau bas (blocage du transistor T6) ou au niveau haut (mise en conduction du transistor T6) pendant la plus grande partie de la durée d'intégration ; il est représenté au niveau bas sur la figure 2 en trait plein, le trait pointillé indiquant qu'il pourrait facultativement être au niveau haut; il doit impérativement être au niveau haut au moment des fronts de descente des signaux RST, ces fronts représentant l'instant de réinitialisation proprement dit ; il doit être remis au niveau bas lors de l'opération de transfert de charges résultant de l'éclairement et lors de la lecture du signal utile sur le conducteur de colonne.

Les signaux SHT et RST peuvent avoir des fronts de descente simultanés ou différents ; ils ont de préférence des fronts de descente simultanés.

Le signal TG au niveau haut est un bref signal qui transfère les charges photogénérées, de la photodiode vers le nœud de stockage. Il commence après la phase de réinitialisation globale ci-dessus et sa fin définit la fin du temps d'intégration. Le signal SEL, est le signal de sélection d'une ligne de pixel de rang i. La lecture des signaux se fait ligne par ligne et le signal SEL, définit quelle est la ligne lue, que ce soit pour la lecture du signal utile représentant les charges photogénérées ou pour la lecture du niveau de réinitialisation des pixels de la ligne. Les signaux de sélection des autres lignes, non représentés, se succèdent et ne se recouvrent pas. Le signal SEL, est activé pendant la lecture des charges utiles et pendant la lecture du niveau de réinitialisation.

L' impulsion SEL,, postérieure au signal TG, autorise la lecture des charges utiles, en faisant fonctionner le transistor T4 en suiveur de tension pour reporter le potentiel du nœud de stockage sur le conducteur de colonne. Ce potentiel est échantillonné par un signal SHS dans un échantillonneur- bloqueur en pied de colonne. Pendant ce temps, le signal SHT est impérativement au niveau bas, ce qui déconnecte la capacité auxiliaire.

Une deuxième opération de réinitialisation est effectuée par les signaux RST et SHT. Elle est semblable à la première : le signal SHT est en principe resté au niveau bas après l'opération de lecture des charges utiles ; il doit impérativement être au niveau haut au moment du front de descente du deuxième signal RST. Il reste de préférence au niveau haut lors de l'opération de lecture du niveau de réinitialisation sur le conducteur de colonne pendant le signal SEL,. Cette lecture est faite postérieurement au deuxième créneau RST. Un échantillonnage du niveau de réinitialisation, par un signal SHR, est fait en pied de colonne après le deuxième créneau RST et pendant le créneau SEL,.

La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments principaux du pixel ne seront pas décrits à nouveau, seules les différences avec la figure 1 seront expliquées.

Le nœud de stockage capacitif NS est ici relié au nœud de lecture capacitif NL par la capacité auxiliaire C _A . Cette capacité peut être court- circuitée par le transistor auxiliaire T6 pour la neutraliser, c'est-à-dire ici pour la remplacer par une connexion habituelle directe entre le nœud de stockage et le nœud de lecture. Le signal de commande de mise en conduction de ce transistor est un signal SHT. Contrairement au pixel de la figure 1 , le signal SHT est au niveau haut pour neutraliser la capacité (en la court-circuitant) et au niveau bas pour l'activer. La valeur de la capacité C _A est au moins quatre fois supérieure à la capacité C _L et à la valeur de la capacité C _s .

Le potentiel du nœud de stockage est réinitialisé par le transistor T2 commandé par un signal RSTa. Par ailleurs, le potentiel du nœud de lecture NL peut être réinitialisé par un autre transistor de réinitialisation T7 commandé par un signal RSTb qui peut facultativement être le même que le signal RSTa. Ce transistor de réinitialisation du nœud de lecture est relié entre le nœud de lecture et un potentiel de référence égal à Vref. Ce signal commande la mise en conduction du transistor T7 pour mettre le nœud de lecture au potentiel Vref, au bruit kTC près, de la même manière que le signal RSTa commande la mise en conduction du transistor T2 pour mettre le nœud de stockage au potentiel Vref.

Le fonctionnement de ce pixel est globalement le même que celui qui a été décrit en référence aux figures 1 et 2, avec la différence suivante : au lieu que la capacité C _A soit mise en service par la mise en conduction du transistor auxiliaire T6, elle est mise en service par le blocage du transistor T6 et mise hors service par la mise en conduction du transistor T6.

Les nœuds de stockage et de lecture sont réinitialisés séparément par des signaux RSTa et RSTb, aussi bien lors de la première réinitialisation (avant la fin de la durée d'intégration T,) que lors de la deuxième réinitialisation après la lecture des charges photogénérées au moment du créneau SEL, _.

Le chronogramme de la figure 4 décrit cette réinitialisation.

Les créneaux RSTa et RSTb peuvent être simultanés ou non. Un seul signal RSTa peut d'ailleurs être utilisé pour commander les transistors T2 et T7. Leurs fronts de descente sont de préférence simultanés. Pendant ces fronts de descente simultanés ou non simultanés, le signal SHT doit être au niveau bas pour que la capacité C _A soit en service. Son niveau pendant la durée d'intégration qui précède cette première réinitialisation est indifférent. Il est remis au niveau haut pour neutraliser la capacité C _A lors de l'opération de transfert de charges résultant de l'éclairement (créneau TG) et lors de la lecture du signal utile sur le conducteur de colonne. La lecture du signal utile a lieu pendant le signal de sélection SEL, ; un signal d'échantillonnage SHS, non représenté sur la figure 4 mais analogue à celui de la figure 2, est émis dans le circuit d'échantillonnage en pied de colonne pendant le créneau

Comme pour le pixel de la figure 1 , une deuxième opération de réinitialisation est effectuée par des deuxièmes signaux RSTa, RSTb, et SHT après la lecture du signal utile. Elle est semblable à la première :

- les deuxièmes signaux RSTa et RSTb peuvent avoir des fronts de montée simultanés ou différents ; ils ont de préférence des fronts de descente simultanés (figure 4) ;

- le signal SHT est en principe resté au niveau haut après l'opération de lecture des charges utiles ; il doit impérativement être au niveau bas pour activer la capacité auxiliaire au moment des fronts de descente des deuxièmes signaux RSTa et RSTb, que ceux-ci soient simultanés ou non. Il reste de préférence au niveau bas pendant la lecture du niveau de réinitialisation du nœud de stockage ; la lecture du niveau de réinitialisation a lieu pendant le créneau du signal de sélection SEL, ; un signal d'échantillonnage SHR, non représenté sur la figure 4 mais analogue à celui de la figure 2, postérieur à la fin des signaux RSTa et RSTb, est émis dans le circuit d'échantillonnage en pied de colonne pendant le créneau SEL,.

Comme dans le fonctionnement du pixel de la figure 1 , la capacité équivalente du nœud de stockage et du nœud de lecture au moment des réinitialisations a pour valeur à peu près la somme des capacités C _s , C _L et C _A , cette dernière pouvant être considérée comme étant en parallèle avec les capacités C _s et C _L du fait qu'au moment de la réinitialisation la capacité C _A a une armature au potentiel fixe Vref. Inversement, au moment du transfert de charges et de la lecture du signal utile, la capacité qui stocke les charges utiles n'est plus que C _s + C _L , le facteur de conversion charge-tension devenant significativement plus élevé que si la capacité C _A était toujours présente.

On remarque que les transistors de réinitialisation T2 et T7 sont reliés au même potentiel de référence Vref. Ce potentiel de référence peut être fourni soit par deux alimentations séparées mais identiques, soit par la même alimentation comme cela apparaît sur la figure 3. Si c'est par la même alimentation, il est préférable que les créneaux de niveau haut de RSTa et RSTb soient disjoints plutôt que recouvrants.

Cette variante est représentée dans le chronogramme de la figure 5. On y voit deux créneaux disjoints RSTa et RSTb, aussi bien lors de la première réinitialisation que lors de la deuxième.

La figure 6 représente un troisième mode de réalisation de l'invention, dérivé du deuxième mode. La capacité auxiliaire C _A a ici une armature reliée au nœud de stockage et une autre armature qui n'est reliée qu'au transistor T7 mais pas au nœud de lecture ; le transistor T7 est ici un deuxième transistor auxiliaire servant à relier au potentiel Vref cette autre armature. Le nœud de lecture et le nœud de stockage sont directement reliés, comme à la figure 1 , mais le deuxième transistor auxiliaire T7 n'est pas relié au nœud de lecture. Le premier transistor auxiliaire T6, en parallèle avec la capacité C _A et commandé par un signal SHT, met la capacité C _A en service (transistor bloqué, SHT au niveau bas) ou hors service (transistor conducteur, SHT au niveau haut, capacité C _A court-circuitée). Le chronogramme temporel est le même qu'aux figures 4 et 5, selon que les potentiels d'alimentation Vref sont fournis par une source d'alimentation ou par deux sources d'alimentation indépendantes. Les signaux RSTa et RSTb servent respectivement à rendre conducteurs les transistors T2 et T7 comme à la figure 3. Le premier transistor auxiliaire T6 est rendu conducteur par les moyens de commande pendant une opération de lecture du niveau de potentiel du nœud de stockage après une opération de transfert de charges de la photodiode vers le nœud de stockage mais pas pendant des instants de réinitialisation du potentiel du nœud de stockage. Le deuxième transistor auxiliaire T7 est rendu conducteur à l'instant de réinitialisation du nœud de stockage par le transistor de réinitialisation T2.

Dans ce qui précède on a considéré que le transistor de sélection de ligne T5 était connecté entre la source du transistor de lecture T4 et le conducteur de colonne COL. Cependant, ce transistor T5 pourrait être connecté entre le drain du transistor de lecture et le potentiel d'alimentation Vref (ou un autre potentiel d'alimentation Vdd) qui alimente le transistor de lecture. La figure 7 représente cette solution dans le deuxième mode de réalisation (capacité en série entre le nœud de stockage et le nœud de lecture). La même solution peut être utilisée pour les autres modes.

La capacité auxiliaire C _A doit avoir une valeur aussi élevée que possible pour permettre une réduction significative du bruit kTC, mais elle ne doit pas réduire l'ouverture du pixel ; elle doit donc avoir une surface aussi réduite que possible. On utilisera de préférence une capacité réalisée par une grille de silicium polycristallin sur un oxyde de silicium mince recouvrant une portion de la couche active de silicium de type P dans laquelle est formée la matrice de photodiodes. Cette capacité est ainsi faite selon la même technologie que les grilles des transistors des pixels.