Circuits analogiques de lecture pour un capteur d'images couleur CMOS à photodétecteurs sans filtre

La résolution spatiale des capteurs d'images couleur actuels, qu'ils soient de type CCD (Charge-Coupled Device) ou à base de circuits CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), est limitée par leur méthode de discrimination des couleurs. En fait, comme la plupart des photodétecteurs ne sont sensibles qu'à l'intensité de la lumière et non pas à sa longueur d'onde, il faut déposer un filtre chromatique à la surface du capteur pour ne transmettre que la longueur d'onde désirée vers chaque photodétecteur. On extrapole par la suite la couleur équivalente d'un regroupement de pixels à l'aide d'algorithmes mathématiques, ce qui restreint l'atteinte d'une résolution spatiale comparable à celle d'une pellicule chimique photosensible de bonne qualité. De surcroît, la déposition du filtre chromatique réduit la sensibilité du capteur en absorbant une partie de l'énergie lumineuse, ce qui impose une restriction supplémentaire au niveau de la gamme dynamique. Dans le but de corriger ces lacunes, l'équipe de recherche du professeur Yves Audet a développé et breveté un photodétecteur innovateur permettant la discrimination des couleurs sans recourir à un filtre chromatique. Réalisable en technologie CMOS standard, ce photodétecteur est un candidat idéal pour l'intégration des circuits périphériques de traitement des signaux et la réalisation d'un circuit intégré de type COC (Camera On Chip). Le présent travail de recherche s'inscrit dans le processus de développement et de caractérisation de ce photodétecteur. Plus spécifiquement, il consiste à concevoir les circuits analogiques de traitement de signal en vue d'obtenir un capteur d'images intégré complet comportant trois sorties analogiques qui correspondent aux couleurs détectées par le photodétecteur. Pour ce faire, une nouvelle topologie de pixel actif APS (Active Pixel Sensor) a été développée à partir des caractéristiques expérimentales du photodétecteur. Par la suite, les circuits analogiques de traitement du signal périphériques ont été conçus afin de compléter le système d'acquisition d'images. Le prototype a été fabriqué en technologie 0.25μm 3.3V et les résultats obtenus témoignent du fonctionnement adéquat des circuits conçus.