DE10153378A1 - Photosensoranordnung mit gemeinsamen Strukturen - Google Patents

Abstract

Eine Photosensoranordnung weist mindestens ein Zeilenarray aus Photosensoren mit einer ersten Sensorgröße und mindestens ein Zeilenarray aus Photosensoren mit einer zweiten Sensorgröße auf, wobei die beiden Größen unterschiedlich sind. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel liegen für jedes Wellenlängenband, das erfaßt wird, zwei Zeilenarrays aus Sensoren vor, wobei ein Zeilenarray relativ kleine Sensorflächen und das andere Zeilenarray relativ große Sensorflächen aufweisen. Die Zeilenarrays mit relativ kleinen Sensorflächen werden für hohe systemeigene Eingabeabtastraten verwendet, und die Zeilenarrays mit relativ großen Sensorflächen werden für eine hohe Farbgenauigkeit und Geschwindigkeit verwendet. Um die Kosten und die Schaltungsfläche zu minimieren, benutzt jedes Zeilenarray aus Sensoren mit großen Sensorflächen ein Ladungsschieberegister gemeinsam mit einem Zeilenarray aus Sensoren mit kleinen Sensorflächen. Sind Überlauf-Abflüsse vorhanden, können einige Paare aus Sensor-Zeilenarrays auch Überlauf-Abflüsse gemeinsam benutzen.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Photosensorar­ rays, die für Optikbildscanner und -kameras verwendet wer­ den, und spezieller auf Zeilenarrays, die üblicherweise für Optikbildscanner verwendet werden.

Bildscanner wandeln ein sichtbares Bild auf einem Dokument oder einer Photographie, oder ein Bild in einem transparen­ ten Medium, in eine elektronische Form um, die für ein Ko­ pieren, Speichern oder Verarbeiten durch einen Computer ge­ eignet ist. Ein Bildscanner kann eine separate Vorrichtung sein, oder auch ein Teil eines Kopiergeräts, ein Teil eines Faxgeräts oder ein Teil einer Mehrzweckvorrichtung. Reflek­ tivbildscanner weisen in der Regel eine gesteuerte Licht­ quelle auf, und es wird Licht von der Oberfläche eines Do­ kuments durch ein Optiksystem auf ein Array lichtempfindli­ cher Vorrichtungen reflektiert. Die lichtempfindlichen Vor­ richtungen wandeln eine empfangene Lichtintensität in ein elektronisches Signal um. Transparenzbildscanner leiten Licht durch ein transparentes Bild, beispielsweise ein pho­ tographisches Positivdia, durch ein Optiksystem, und dar­ aufhin auf ein Array lichtempfindlicher Vorrichtungen.

Übliche Photosensortechnologien umfassen ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD - charge coupled devices), Ladungsinjekti­ onsbauelemente (CID - charge injection devices), Komplemen­ tär-Metalloxid-Bauelemente (CMOS - complementary-metal­ oxide) und Solarzellen. Für ein CTD- oder ein CMOS-Array ist in der Regel jedes lichtempfindliche Element adressier­ bar. Im Gegensatz dazu übertragen CCD-Zeilenarrays übli­ cherweise alle Ladungen im Eimerkettenstil seriell von je­ der Zeile lichtempfindlicher Elemente zu einer kleinen An­ zahl von Erfassungsknoten für eine Umwandlung von Ladung in eine meßbare Spannung. Die vorliegende Patentschrift befaßt sich hauptsächlich mit Photosensorarrays, die Serienla­ dungsschieberegister, auch Serienablesungsregister genannt, aufweisen.

Im allgemeinen besteht eine stete Nachfrage nach erhöhter Auflösung und Geschwindigkeit, verbesserter Farbqualität und Bildqualität und verringerten Kosten, Forderungen, die oft direkt miteinander im Widerspruch stehen und Kompromis­ se erfordern. Der folgende Hintergrund stellt einige der Faktoren dar, die die Auflösung, Geschwindigkeit, Farbqua­ lität, Bildqualität und Kosten beeinflussen.

Im allgemeinen verwenden Bildscanner ein Optiklinsensystem, um ein Bild auf ein Array von Photosensoren zu fokussieren. Photosensorarrays weisen in der Regel Tausende von einzel­ nen lichtempfindlichen Elementen auf. Jedes lichtempfindli­ che Element mißt, in Verbindung mit dem Scanneroptiksystem, eine Lichtintensität von einem effektiven Bereich auf dem Dokument, der ein Bildelement (Pixel) auf dem Bild, das ge­ rade gescannt wird, definiert. Die optische Abtastrate wird oft als Pixel pro Zoll (oder mm), die auf dem Dokument (oder Objekt oder Transparent), das gerade gescannt wird, gemessen werden, ausgedrückt. Die optische Abtastrate, wie sie an dem Dokument, das gerade gescannt wird, gemessen wird, wird auch als die Eingabeabtastrate bezeichnet.

Photosensoranordnungen für Bildscanner weisen üblicherweise drei oder vier Zeilenarrays aus Sensoren auf, wobei jedes Zeilenarray ein unterschiedliches Wellenlängenband an Licht empfängt, zum Beispiel rot, grün und blau. Jedes Zeilenar­ ray kann gefiltert werden, oder weißes Licht kann durch ei­ nen Strahlteiler in unterschiedliche Wellenlängenbänder ge­ teilt werden. In der Regel ist der Abstand (Entfernung ein­ zelner Photosensorelemente) für jedes Zeilenarray der glei­ che, und in der Regel ist der Abstand eingestellt, um eine festgelegte systemeigene Eingabeabtastrate zu liefern.

Die systemeigene Eingabeabtastrate wird durch die Optik und den Abstand der einzelnen Sensoren bestimmt. Eine Scanner- Bedienperson kann eine Abtastrate auswählen, die geringer ist als die systemeigene Eingabeabtastrate, indem sie ein­ fach ausgewählte Pixel fallenläßt, oder indem sie digitale Neuabtasttechniken verwendet. Alternativ dazu kann eine Scanner-Bedienperson eine Abtastrate auswählen, die höher ist als die systemeigene Eingabeabtastrate, wenn Zwischen­ werte durch eine Interpolation berechnet werden. In der Re­ gel werden alle Ladungen oder Spannungen von dem Photosen­ sorarray abgelesen und daraufhin digitalisiert, woraufhin an den sich ergebenden digitalen Pixeldaten ein Unterabta­ sten oder eine Interpolation durchgeführt wird.

Die Bittiefe ist die Anzahl von Bits, die pro Pixel erfaßt werden. In der Regel wird ein Pixel in einem dreidimensio­ nalen Farbraum mit einer feststehenden Anzahl von Bits in jeder Dimension festgelegt. Zum Beispiel kann ein Pixel in einem roten, grünen, blauen (RGB-)Farbraum mit 8 Bits ro­ ter Informationen, 8 Bits grüner Informationen und 8 Bits blauer Informationen bei einer Summe von 24 Bits pro Pixel festgelegt sein. Alternativ dazu kann ein Pixel in einem zylindrischen Farbraum festgelegt sein, bei dem die Dimen­ sionen Luminanz, Chrominanz und Sättigung sind. Alternativ dazu kann ein dreidimensionaler CIE-Farbraum, z. B. CIELAB oder CIELUV, verwendet werden, wobei eine Dimension Lumi­ nanz ist. Bei dieser Anwendung bedeutet "hohe" Bittiefe, daß alle Bits exakt sind, wobei Exaktheit von einfacher Auflösung unterschieden wird. Das heißt, ein Scanner könnte viele Bits an Informationen liefern, jedoch einen Störpegel aufweisen, der die meisten niedrigwertigen Bits bedeutungs­ los werden läßt.

Wenn ein Sensor kein Licht empfängt, kann ein gewisses thermisches Rauschen (Dunkel-Rauschen genannt) auftreten. Thermisches Rauschen (Dunkel-Rauschen) ist proportional zur Zeit. Während einer Belichtung bezieht sich die primäre Rauschquelle (Schrotrauschen genannt) auf die Wandlung von Photonen in Elektronen, und das Rauschen nimmt mit der Qua­ dratwurzel des Signals zu. Kleine Sensoren weisen oft ein geringeres Signal/Rausch-Verhältnis auf als große Sensoren, insbesondere für Bereiche eines Dokuments, die ein geringes Reflexionsvermögen oder einen geringen Durchlässigkeitsgrad aufweisen. Kleinere Sensorflächen können höhere Eingabeab­ tastraten liefern, jedoch können andere Maßzahlen in bezug auf Bildqualität, und insbesondere der Farbqualität, wie sie durch Signal/Rauschen gemessen werden, verringert sein.

Wird eine Eingabeabtastrate gewählt, die geringer ist als die systemeigene Eingabeabtastrate, kann das Signal/Rausch- Verhältnis durch ein Bilden von Abtastwert-Mittelwerten verbessert werden. Es können analoge Signale von benachbar­ ten Sensorflächen hinzugefügt werden, oder nach Analog/Di­ gital-Wandlung kann ein Mittelwert aus digitalen Werten ge­ bildet werden. Ein Hinzufügen von N Abtastwerten verbessert das Signal/Rausch-Verhältnis um die Quadratwurzel von N. In der Regel erfordert ein Hinzufügen von analogen Signalen, daß die Signalpegel vor dem Hinzufügen relativ gering sind, um ein Sättigen eines Ladeelements zu vermeiden, so daß ein Analog-Mittelwertbilden in der Regel aus Geschwindigkeits­ gründen (weniger Wandlungen) und nicht zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses verwendet wird.

Die Scangeschwindigkeit wird durch viele Faktoren beein­ flußt: Belichtungszeit, Verschiebungszeit von Registern multipliziert mit der Anzahl von Pixeln, die gerade ver­ schoben werden, Ausgangsverstärkergeschwindigkeit und Ana­ log/Digital-Wandlungszeit. In der Regel ist für geringe sy­ stemeigene Eingabeabtastraten der hauptsächliche begrenzen­ de Faktor die Belichtungszeit, d. h. die Zeit, die erfor­ derlich ist, um ein Signal zu erzeugen, das ein akzeptables Signal/Rausch-Verhältnis liefert. Wenn jedoch die Anzahl von Pixeln, die verschoben und gewandelt werden, sehr groß wird, kann eventuell die Zeit, die benötigt wird, um die einzelnen Pixelsignale zu verschieben und zu wandeln, zum begrenzenden Faktor werden.

Bereiche eines Bildes mit langsam variierender Farbe, ins­ besondere mit dunklen Farben, erfordern eine große Bittiefe und ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis, um den gleichmäßi­ gen Ton und die gleichmäßige Textur des Originals genau zu reproduzieren. Für Bereiche von langsam variierender Farbe ist eine hohe Eingabeabtastrate nicht erforderlich, da in dem Bild keine Hochfrequenzinformationen vorliegen. Berei­ che eines Bildes, die schnell Farbe wechseln, z. B. eine Waldszene, oder ein Großphoto eines mehrfarbigen Stoffes, erfordern eine hohe Eingabeabtastrate, um die Hochfrequenz­ informationen zu erfassen, jedoch sind keine große Bittiefe und kein hohes Signal/Rausch-Verhältnis erforderlich. Dies bedeutet, daß für Hochfrequenzinformationen die Farbexakt­ heit jedes einzelnen Pixels weniger wichtig ist. Hohe Ein­ gabeabtastraten erfordern kleine Sensorflächen, die wieder­ um relativ niedrige Signal/Rausch-Verhältnisse, eine rela­ tiv geringe Bittiefe und eine relativ geringe Scangeschwin­ digkeit aufweisen. Große Sensorflächen liefern hohe Si­ gnal/Rausch-Verhältnisse, eine große Bittiefe und eine hohe Geschwindigkeit, können jedoch keine hohen Eingabeabtastra­ ten liefern.

Es besteht ein Bedarf an einem Scanner, der eine hohe Ge­ schwindigkeit, eine hohe Farbqualität und eine hohe system­ eigene Eingabeabtastrate bei minimalem Kostenanstieg lie­ fert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Photo­ sensoranordnung und ein Verfahren zum Scannen zu schaffen, so daß die eben genannten Vorteile bei minimalem Kostenan­ stieg geliefert werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Photosensoranordnung gemäß Anspruch 1, Anspruch 7, Anspruch 8, Anspruch 10, Anspruch 13 oder ein Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst.

Eine Photosensoranordnung weist mindestens ein Zeilenarray aus Photosensoren mit einer ersten Sensorgröße, mindestens ein Zeilenarray aus Photosensoren mit einer zweiten Sensor­ größe auf, wobei die beiden Größen unterschiedlich sind. Bei den exemplarischen Ausführungsbeispielen liegen für je­ des Frequenzband, das erfaßt wird, zwei Zeilenarrays aus Sensoren vor, wobei ein Zeilenarray relativ kleine Sensor­ flächen und das andere Zeilenarray relativ große Sensorflä­ chen aufweisen. Die Zeilenarrays mit relativ kleinen Sen­ sorflächen werden für hohe systemeigene Eingabeabtastraten verwendet, und die Zeilenarrays mit relativ großen Sensor­ flächen werden für hohe Farbgenauigkeit und Geschwindigkeit verwendet. Um die Kosten und die Schaltungsfläche auf ein Minimum zu reduzieren, benutzt jedes Zeilenarray aus Senso­ ren mit großen Sensorflächen ein Ladungsschieberegister ge­ meinsam mit einem Zeilenarray aus Sensoren mit kleinen Sen­ sorflächen. Wenn Lateral-Überlauf-Abflüsse vorliegen, kön­ nen manche Paare von Sensor-Zeilenarrays Überlauf-Abflüsse auch gemeinsam benutzen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines ersten beispielhaften Ausführungsbeispiels einer Photosensoranordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2A ein Blockdiagramm eines zweiten exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Photosensoranordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 2B ein Blockdiagramm des exemplarischen Ausführungs­ beispiels von Fig. 2A, wobei integrierte Verstär­ ker unterschiedliche Verstärkungen aufweisen;

Fig. 3A ein Blockdiagramm eines dritten exemplarischen Ausführungsbeispiels einer Photosensoranordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 3B ein Blockdiagramm des exemplarischen Ausführungs­ beispiels von Fig. 3A, unter Hinzufügung von Überlauf-Abflüssen;

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines alternativen exemplari­ schen Ausführungsbeispiels, das gemeinsam benutz­ te Strukturen mit Größe und abgestuften Photosen­ sor-Arrays von identischer Größe aufweist;

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines alternativen exemplari­ schen Ausführungsbeispiels, das gemeinsam benutz­ te Strukturen mit einer Kombination von Photosen­ sor-Arrays von unterschiedlicher Größe und abge­ stuften Photosensor-Arrays von identischer Größe aufweist.

Fig. 1 veranschaulicht eine Photosensoranordnung mit Paaren von Zeilenarrays aus Photosensoren zum Erfassen von drei Farbbändern. In Fig. 1 erfassen Photosensor-Zeilenarrays 102 und 112 rotes Licht, Photosensor-Zeilenarrays 116 und 126 erfassen grünes Licht und Photosensor-Zeilenarrays 130 und 140 erfassen blaues Licht. Die Anzahl an Photosensor- Zeilenarrays, die Auswahl an Farben und die Anordnung der Farben dienen lediglich der Veranschaulichung. Beispiels­ weise kann ein Array gemäß der Erfindung gelbes, magenta­ farbenes und cyanfarbenes Licht erfassen. Alternativ dazu kann mindestens ein Photosensor-Zeilenarray weißes Licht erfassen. Alternativ dazu kann ein Zeilenarray aus Photo­ sensoren unterschiedliche Farben mit unterschiedlichen Pho­ tosensoren erfassen; beispielsweise kann der erste Photo­ sensor in dem Zeilenarray rotes Licht erfassen, kann der zweite Photosensor in dem Zeilenarray grünes Licht erfassen und kann der dritte Photosensor in dem Zeilenarray blaues Licht erfassen, wobei sich die Sequenz für Tausende von Photosensoren in dem Zeilenarray wiederholt. Es können we­ niger als sechs Zeilenarrays aus Photosensoren oder mehr als sechs Zeilenarrays vorliegen. Beispielsweise können sich die Zeilenarrays biegen, um eine Verzerrung in einem optischen System zu kompensieren. Es ist zu beachten, daß die Filterdurchlässigkeit oder die Strahlenteilereffizienz von Farbe zu Farbe variieren können. Deshalb kann die Be­ lichtungszeit für jedes Photosensor-Zeilenarray unter­ schiedlich sein, um jeden Sensor in die Lage zu versetzen, ausreichende Elektronen zu erzeugen, um einen festgelegten Signalpegel an einer festgelegten maximalen Beleuchtungsin­ tensität auf dem Dokument, das gerade gescannt wird, zu liefern.

Photosensoren in den Zeilenarrays 102, 116 und 130 weisen relativ große Bereiche auf. Photosensoren in den Zeilenar­ rays 112, 126 und 140 weisen relativ kleine Bereiche auf. Die Zeilenarrays mit relativ kleinen Sensorflächen werden für hohe systemeigene Eingabeabtastraten verwendet, und die Zeilenarrays mit relativ großen Sensorflächen werden für hohe Farbgenauigkeit und Geschwindigkeit verwendet. Im Ver­ hältnis zu den kleinen Sensoren liefern die großen Sensor­ flächen ein relativ besseres Signal/Rausch-Verhältnis, je­ doch bei einer relativ niedrigeren systemeigenen Eingabeab­ tastrate. Umgekehrt liefern die kleineren Sensorflächen ei­ ne relativ hohe systemeigene Eingabeabtastrate, jedoch bei einem verringerten Signal/Rausch-Verhältnis.

Wie oben erörtert wurde, ist es üblich, daß CCD-Arrays La­ dungen zu einem Ladungsschieberegister übertragen und die Ladungen zu einigen wenigen Erfassungsknoten zur Analog- Digital-Wandlung seriell verschieben. Dementsprechend lie­ gen in Fig. 1 drei Ladungsschieberegister (106, 120 und 134) vor. Ein Register 106 schiebt Ladungen zu dem Verstär­ ker 108, ein Register 120 schiebt Ladungen zu dem Verstär­ ker 122, und ein Register 134 schiebt Ladungen zu dem Ver­ stärker 136. Übertragungstore (104, 110, 118, 124, 132 und 138) steuern die Übertragung von Ladung von den Photosen­ sorflächen zu den Ladungsschieberegistern. Beispielsweise steuert das Übertragungstor 104 die Übertragung von Ladun­ gen von Photosensoren 102 zum Ladungsschieberegister 106. Die Steuerleitung 150 steuert die Übertragung von Ladungen von den kleinen Sensorflächen zu den Ladungsschieberegi­ stern, und die Steuerleitung 152 steuert die Übertragung von Ladungen von den großen Sensorflächen zu den Ladungs­ schieberegistern. Es ist zu beachten, daß sechs Steuerlei­ tungen nötig sein können, falls für jedes Sensor-Array un­ abhängige Belichtungszeiten erforderlich sind.

Gemäß der Erfindung werden Ladungsschieberegister gemeinsam benutzt. Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten exemplarischen Ausführungsbeispiel benutzt jedes Zeilenarray aus Photosen­ soren mit großen Bereichen ein Ladungsschieberegister ge­ meinsam mit einem Zeilenarray aus Photosensoren mit kleinen Bereichen für dieselbe Farbe. Beispielsweise wird das La­ dungsschieberegister 106 gemeinsam von den großen Rot- Photosensoren 102 und den kleinen Rot-Photosensoren 112 be­ nutzt. Die überwiegenden Kosten einer integrierten Schal­ tung ergeben sich aus der Chipfläche auf einem Wafer. Bei CCD-Arrays sind die Ladungsschieberegister und zugehörigen Verstärker relativ große Strukturen. Durch ein gemeinsames Benutzen von Ladungsschieberegistern und Verstärkern, wie in Fig. 1 veranschaulicht, können weitere Zeilenarrays von Photosensoren gegen sehr geringe Zuwachskosten hinzugefügt werden, oder weitere Anordnungen können auf einem einzigen Wafer hergestellt werden.

Bei der exemplarischen Konfiguration von Fig. 1 ist zu be­ achten, daß die Konfiguration der Steuerleitungen 150 und 152 voraussetzt, daß man entweder die großen Photosensor- Zeilenarrays oder die kleinen Photosensor-Zeilenarrays ver­ wenden möchte, jedoch nicht große und kleine Zeilenarrays gleichzeitig. Im allgemeinen kann es jedoch wünschenswert sein, bei manchen Farben unter Verwendung von großen Senso­ ren zu scannen und bei anderen Farben unter Verwendung von kleinen Sensoren. Beispielsweise kann es sein, daß man wei­ ßes Licht unter Verwendung von kleinen Sensorflächen und rotes/grünes/blaues Licht unter Verwendung von großen Sen­ sorflächen scannen möchte. Dies liefert eine hohe Eingabe­ abtastrate bei einem relativ geringen Signal/Rausch- Verhältnis für die Luminanz, die die meisten Hochfrequenz­ informationen trägt, und ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis bei einer geringeren Abtastrate für Farbe, wo eine Bittiefe wichtig ist. Große Weiß-Sensoren können jedoch auch für schnelle Schwarzweiß-Scanvorgänge, Fax- oder Kopiermodi ge­ wünscht werden. Deshalb kann man im allgemeinen unter Ver­ wendung von Photosensor-Zeilenarrays, die verschiedene Pho­ tosensorgrößen aufweisen, scannen.

Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten exemplarischen Ausfüh­ rungsbeispiel ist zu beachten, daß die Anzahl an Stufen bei jedem Ladungsschieberegister mindestens so hoch ist wie die Anzahl an Photosensorflächen bei einem Zeilenarray aus kleinen Photosensoren. Beispielsweise ist die Anzahl an Stufen in dem Schieberegister 106 mindestens so hoch wie die Anzahl an Photosensoren bei dem Zeilenarray 112. Bei Fig. 1 überträgt jede kleine Photosensorfläche eine Ladung in eine Ladungsschieberegisterstufe, und jede große Photo­ sensorfläche überträgt eine Ladung in zwei Ladungsschiebe­ registerstufen. Beim Scannen mit den großen Photosensorflä­ chen werden vor der Wandlung die Ladungen aus Paaren von Ladungsschieberegisterstufen hinzugefügt. Es gibt viele ge­ eignete Variationen, und insbesondere kann die Anzahl an Stufen in den Ladungsschieberegistern größer sein als die Anzahl an zugehörigen Photosensoren, und Schieberegister­ stufen können verflochten sein.

Bei intensivem Licht oder langen Belichtungszeiten können sich Photosensorladungstöpfe sättigen, und eine überschüs­ sige Ladung kann in benachbarte Photosensorladungstöpfe überlaufen, was zu Überstrahlen führt (entstehende helle Bereiche in dem digitalisierten Bild sind größer als die tatsächlichen hellen Bereiche). Bei CCD-Arrays ist es üb­ lich, Überlauf-Abflüsse (auch Antiüberstrahl- Drainanschlüsse genannt) vorzusehen, um etwaige überschüs­ sige Ladungen abzuführen, um ein Überstrahlen zu verhin­ dern. Barrierenhöhen von Überlauf-Abflüssen können durch eine externe Spannung gesteuert werden, um variable Inte­ grationszeiten zu liefern. Überlauf-Abflüsse können unter­ halb der Ladungstöpfe (vertikaler Überlauf-Abfluß genannt) oder benachbart zu Photosensoren (lateraler Überlauf-Abfluß genannt) gefertigt sein. Laterale Überlauf-Abflüsse nehmen Chipfläche auf dem Halbleitersubstrat in Anspruch. In Fig. 1 stellen Bereiche 100, 114, 128 und 148 laterale Überlauf- Abflüsse dar. Es ist zu beachten, daß die Photosensor- Zeilenarrays 112 und 116 den Überlauf-Abfluß 114 gemeinsam benutzen, und daß die Zeilenarrays 126 und 130 den Über­ lauf-Abfluß 128 gemeinsam benutzen.

Die Photosensoren in Fig. 1, z. B. Zeilenarray 112, sind ohne Zwischenraum zwischen benachbarten Photosensoren dar­ gestellt. Bei tatsächlichen CCD-Konfigurationen ist ein Zwischenraum zwischen benachbarten Photosensoren erforder­ lich, um ein Ladungsblockieren und andere wesentliche Strukturen integrierter Schaltungen zu liefern. Mit zuneh­ mender Größe der Ladungstöpfe wird der Abstand zwischen La­ dungstöpfen zu einem größeren Anteil des CCD-Bereichs, wo­ durch das Signal/Rausch-Verhältnis reduziert wird (da die Lichtauffangkapazität verringert wird) und vielleicht die effektive Modulationsübertragungsfunktion (Fähigkeit, Hoch­ frequenzinformationen zu erfassen) reduziert wird. Es ist bekannt, CCD-Photosensoren zu versetzen (abwechselnde Pho­ tosensorelemente sind in gegenüberliegenden Richtungen von einer Mittellinie aus verschoben), um den Flächenverlust zwischen benachbarten Photosensoren teilweise zu kompensie­ ren. Versetzte Photosensoren erfordern in der Regel doppel­ seitige Ladungsschieberegister (ein Ladungsschieberegister auf jeder Seite des versetzten Zeilenarrays). Wenn bei ei­ ner herkömmlichen CCD-Konfiguration drei Zeilenarrays aus großen Photosensoren und drei versetzte Zeilenarrays aus kleinen Photosensoren als eine Baugruppe hergestellt wür­ den, wären für die drei Zeilenarrays aus großen Photosenso­ ren drei Ladungsschieberegister erforderlich, und für die drei versetzten Zeilenarrays aus kleinen Photosensoren wä­ ren weitere sechs Ladungsschieberegister erforderlich. Fig. 2A und 2B veranschaulichen ein exemplarisches Ausführungs­ beispiel gemäß der Erfindung, mit drei Zeilenarrays aus Photosensoren und drei versetzten Zeilenarrays aus Photo­ sensoren (in folgenden versetzte Zeilenarrays), bei dem die gemeinsame Benutzung von Ladungsschieberegistern die Anzahl der Ladungsschieberegister von neun (wie bei einer herkömm­ lichen CCD-Architektur erforderlich) auf sieben verringert.

In Fig. 2A sind drei Zeilenarrays aus großen Photosensoren (204, 220 und 236) und drei versetzte Zeilenarrays aus kleinen Photosensoren (212, 228, 244) gezeigt. Es liegen sieben Ladungsschieberegister (200, 208, 216, 224, 232, 240, 248) vor. Es liegen zwölf Ladungsübertragungstore (202, 206, 210, 214, 218, 222, 226, 230, 234, 238, 242, 246) vor. Fünf der sieben Ladungsschieberegister (208, 216, 224, 232 und 240) werden von Paaren von Zeilenarrays aus Photosensoren gemeinsam benutzt.

Es ist zu beachten, daß die Photosensorflächen in den ver­ setzten Zeilenarrays aus Photosensoren (212, 228 und 244) überlappend dargestellt sind. Dies bedeutet, daß eine ver­ tikale Linie durch Fig. 2A zwei Photosensoren in dem ver­ setzten Zeilenarray 212 kreuzen könnte. Die versetzten Pho­ tosensoren können auch kleiner und wie bei einem Schach­ brett versetzt ausgeführt sein, so daß keine Überlappung stattfindet (so daß eine vertikale Linie durch Fig. 2A le­ diglich einen Photosensor in dem versetzten Zeilenarray 212 kreuzen würde).

Bei der in Fig. 2A veranschaulichten Konfiguration benutzen Sätze von drei Ladungsschieberegistern gemeinsam einen Ver­ stärker, wobei die drei Ladungsschieberegister alle einer Farbe zugeordnet sind. Für jede einzelne Belichtung werden für jede Farbe lediglich zwei der drei Ladungsschieberegi­ ster verwendet. Zum Beispiel werden für das große Photosen­ sor-Zeilenarray 204 die Register 200 und 208 verwendet, und für das versetzte Zeilenarray 212 werden die Register 208 und 216 verwendet. Ladungsübertragungsregister (250, 254, 256, 260, 262, 266) steuern die Übertragung von Ladungen von zwei Ladungsschieberegistern zu einem Verstärker. Die Ladungsübertragungsregister können Ladungen hinzufügen, sie können Ladungen unverändert übertragen und sie können auch die beiden Eingänge multiplexieren und Ladungen abwechselnd zu einem Verstärker übertragen. Für die großen Photosenso­ ren werden Ladungen zwischen zwei Ladungsschieberegistern aufgeteilt. Beispielsweise werden Ladungen von dem Photo­ sensor-Zeilenarray 204 unter den Ladungsschieberegistern 200 und 208 verteilt (Ladung von einem Photosensor fließt zu vier Ladungsschieberegisterstufen, zwei Stufen im Regi­ ster 200 und zwei Stufen im Register 208), werden daraufhin durch das Ladungsübertragungsregister 250 rekombiniert (hinzugefügt), bevor sie an den Verstärker 252 übertragen werden. Für die versetzten kleinen Photosensoren werden La­ dungen von einem Photosensor zu einer Ladungsschieberegi­ sterstufe übertragen. Beispielsweise werden Ladungen von dem versetzten Zeilenarray 212 zu Ladungsschieberegistern 208 und 216 übertragen (Ladung von einem Photosensor fließt zu einer Schieberegisterstufe). Das Ladungsübertragungsre­ gister 254 kann beispielsweise mehrere Ladungen hinzufügen (falls eine niedrigere Auflösung gefordert wird, die durch das Großsensor-Zeilenarray 204 nicht besser erfüllt werden kann), oder das Ladungsübertragungsregister 254 kann Ladun­ gen von den Schieberegistern 208 und 216 multiplexieren und die Ladungen abwechselnd zu dem Verstärker 252 übertragen.

Ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis erfordert Belichtungs­ zeiten, die dazu führen, daß einige Photosensoren Ladungs­ pegel erreichen, die an Sättigungsgrenzen heranreichen. Je­ doch erfordern nicht alle Scananwendungen ein hohes Si­ gnal/Rausch-Verhältnis. Zum Beispiel kann das akzeptable Signal/Rausch-Verhältnis für ein Scannen für Schwarzweiß- Kopieren, ein Scannen für optische Zeichenerkennung und ein Scannen für Faxzwecke in Vergleich zu dem Signal/Rausch- Verhältnis, das für ein Scannen von Farbphotographien er­ forderlich ist, relativ niedrig sein. Falls ein hohes Si­ gnal/Rausch-Verhältnis nicht benötigt wird, können die Be­ lichtungszeiten reduziert werden, und die Scangeschwindig­ keit kann erhöht werden. Verringerte Belichtungszeiten füh­ ren zu kleineren Spannungen an den bzw. dem Analog-Digital- Wandler(n). Es ist bekannt, einen externen Verstärker mit variabler Verstärkung zu verwenden, um an dem bzw. den Ana­ log-Digital-Wandler(n) Vollbereichs-Eingangssignal- Spannungspegel aufrechtzuerhalten. Fig. 2B veranschaulicht ein alternatives exemplarisches Ausführungsbeispiel mit in­ tegrierten Verstärkern, die unterschiedliche Verstärkungen aufweisen, was einen alternativen Hochgeschwindigkeits- Scanmodus für die Konfiguration gemeinsam benutzter Regi­ ster der Fig. 2A ermöglicht.

In Fig. 2A ist zu beachten, daß vier Ladungsschieberegi­ sterstufen verwendet werden, um eine Ladung von einer Groß­ photosensorfläche zu speichern, und daß eine Ladungsschie­ beregisterstufe verwendet wird, um eine Ladung von einer Kleinphotosensorfläche zu speichern. Dementsprechend betra­ gen Vollsättigungssignale von den großen Photosensoren zir­ ka viermal die Amplitude von Vollsättigungssignalen von den kleinen Photosensoren. Dementsprechend sollte eine Verstär­ kung der Signale von den kleinen Photosensoren zirka vier­ mal so hoch sein wie die Verstärkung der Signale von den großen Photosensoren, um dem bzw. den Analog-Digital- Wandler(n) ein Vollbereich-Eingangssignal aufrechtzuerhal­ ten. In Fig. 2B verstärken die Verstärker 268, 272 und 276 Signale von den großen Photosensoren und sind als Verstär­ ker bezeichnet, die eine relativ geringe Verstärkung auf­ weisen. Die Verstärker 270, 274 und 278 verstärken Signale von den kleinen Photosensoren und sind als Verstärker be­ zeichnet, die eine relativ hohe Verstärkung aufweisen.

Bei unterschiedlichen Verstärkerverstärkungen, wie in Fig. 2B veranschaulicht, kann die Konfiguration der Fig. 2B für ein Hochgeschwindigkeits-Niedrigauflösungs-Scannen (mit ei­ nem niedrigeren Signal/Rausch-Verhältnis) verwendet werden, während ein Vollbereichssignal, das in den bzw. in die Ana­ log-Digital-Wandler eingegeben wird, aufrechterhalten wird. Für hohe Geschwindigkeiten kann die Belichtungszeit für die großen Photosensoren um ein Viertel verringert werden, und die großen Photosensoren können daraufhin eine Ladung zu einer (oder zwei) Ladungsschieberegisterstufe(n) übertra­ gen. Beispielsweise kann die Belichtungszeit für Photosen­ soren 204 verringert werden, und die Ladungen können zu dem Ladungsschieberegister 208 übertragen werden, ohne das La­ dungsschieberegister 200 zu verwenden. Jeder große Photo­ sensor 208 kann seine Ladung zu einer Stufe in dem Ladungs­ schieberegister 208 oder zu zwei Stufen übertragen. Falls eine Stufe verwendet wird (angenommen, daß Ladungsübertra­ gungstore eine aufgeteilte Steuerung übernehmen), sendet das Ladungsübertragungsregister 254 eine Ladung von jeder anderen Ladungsschieberegisterstufe zum Verstärker 270. Wenn zwei Stufen verwendet werden, fügt das Ladungsübertra­ gungsregister 254 Ladungen von Stufenpaaren hinzu, bevor es Ladungen an den Verstärker 270 überträgt. Der Verstärker 270 stellt daraufhin für die relativ niedrigen Signalpegel eine relativ hohe Verstärkung bereit.

Fig. 3A und 3B veranschaulichen ein alternatives exemplari­ sches Ausführungsbeispiel mit versetzten Zeilenarrays und mit einer bezüglich der Ausführungsbeispiele der Fig. 2A und 2B vereinfachten Struktur, aber vielleicht mit einem bezüglich der Ausführungsbeispiele der Fig. 2A und 2B nied­ rigeren Signal/Rausch-Verhältnis. Es liegen drei Zeilenar­ rays aus großen Photosensoren (300, 308 und 316) und drei versetzte Zeilenarrays aus kleinen Photosensoren (304, 312 und 320) vor. In den Fig. 3A und 3B sind lediglich sechs Ladungsübertragungsregister (302, 306, 310, 314, 318 und 322) erforderlich, obwohl drei Zeilenarrays aus großen Pho­ tosensoren und drei versetzte Zeilenarrays aus kleinen Pho­ tosensoren vorliegen. Jedes Zeilenarray aus großen Photo­ sensoren überträgt Ladungen zu einem einzigen Ladungsschie­ beregister (Zeilenarray 300 zu Register 302, Zeilenarray 308 zu Register 310, und Zeilenarray 316 zu Register 318), das mit einem versetzten Zeilenarray aus Photosensoren ge­ meinsam benutzt wird. Jedes versetzte Zeilenarray überträgt Ladungen zu zwei Ladungsschieberegistern (versetztes Zei­ lenarray 304 zu Registern 302 und 306, versetztes Zeilenar­ ray 312 zu Registern 310 und 314, und versetztes Zeilenar­ ray 320 zu Registern 318 und 322), von denen eines mit ei­ nem Zeilenarray aus großen Photosensoren gemeinsam benutzt wird. Wenn die großen Photosensoren verwendet werden, über­ tragen Ladungsübertragungsregister (324, 328 und 332) eine Ladung zu ihren jeweiligen Verstärkern (326, 330, 334). Wenn die kleinen Photosensoren verwendet werden, multiple­ xieren die Ladungsübertragungsregister Ladungen zu den Ver­ stärkern. Fig. 3B veranschaulicht dieselbe Konfiguration wie Fig. 3A unter der Hinzufügung von lateralen Überlauf- Abflüssen (334, 336, 338, 340, 342, 344).

Wie in Verbindung mit den Fig. 2A und 2B erörtert wurde, werden in Fig. 2A vier Ladungsschieberegisterstufen verwen­ det, um eine Ladung von einer Großphotosensorfläche zu speichern, und eine Ladungsschieberegisterstufe wird ver­ wendet, um eine Ladung von einer Kleinphotosensorfläche zu speichern. Bei den Fig. 1, 3A und 3B ist zu beachten, daß zwei Ladungsschieberegisterstufen verwendet werden, um eine Ladung von einer Großphotosensorfläche zu speichern, und daß eine Ladungsschieberegisterstufe verwendet wird, um ei­ ne Ladung von einer Kleinphotosensorfläche zu speichern. Dementsprechend kann in den Fig. 1, 3A und 3B der Niedri­ gauflösungs-(Großphotosensor-)Modus zweimal so viel Ladung pro Pixel akkumulieren wie der Hochauflösungsmodus, und in Fig. 2A kann der Niedrigauflösungsmodus viermal so viel La­ dung pro Pixel ansammeln wie der Hochauflösungsmodus, wo­ durch das Signal/Rausch-Verhältnis für den Niedrigauflö­ sungsmodus im Vergleich zu dem Hochauflösungsmodus verbes­ sert wird. Alternativ dazu kann die Konfiguration von Fig. 2B verwendet werden, um einen Hochgeschwindigkeitsmodus mit einem niedrigeren Signal/Rausch-Verhältnis zu liefern.

Es gibt zwei übliche Lösungsansätze dafür, Reihen von Pho­ tosensoren unterschiedliche Lichtwellenlängenbänder bereit­ zustellen. Bei einem Lösungsansatz wird das Licht durch ei­ nen Farbseparator spektral aufgetrennt, und mehreren Reihen von Photosensoren werden gleichzeitig mehrere Wellenlängen­ bänder präsentiert. Bei einem zweiten Lösungsansatz werden auf jeder Reihe von Photosensoren Farbfilter verwendet. Mit einem Farbseparator bilden alle Photosensorarrays gleich­ zeitig eine Scanlinie ab. Mit Farbfiltern werden durch jede Reihe von Photosensoren Scanlinien abgebildet. Zum Beispiel bildet in Fig. 1 mit Farbfiltern die Rotreihe 102 eine an­ dere Scanlinie auf dem Dokument ab als die Grünreihe 116. Mit Farbfiltern ist für jede Scanlinie ein Pufferspeicher erforderlich, um früher gescannte Daten zu speichern, bis alle Farben gescannt worden sind. Es können gemeinsam be­ nutzte Ladungsschieberegister verwendet werden, um den Ab­ stand zwischen Reihen von Photosensoren zu reduzieren, wo­ durch die Menge an Pufferspeicher reduziert wird. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht.

Bei den in den Fig. 1, 2A, 2B, 3A und 3B bereitgestellten Beispielen benutzen Photosensoren unterschiedlicher Größe Ladungsschieberegister gemeinsam. Eine gemeinsame Benutzung von Ladungsschieberegistern ist auch für Photosensoren identischer Größe nützlich, um die Chipfläche auf dem Halb­ leitersubstrat zu verringern und um die Menge an Puffer­ speicher zu verringern, die bei der Verwendung von Farbfil­ tern benötigt wird. In Fig. 4 liegen drei Sätze von ver­ setzten Photosensoren identischer Größe (404, 408, 416, 420, 428 und 432) vor. Die Elemente 400, 412, 424 und 436 sind Ladungsschieberegister. Die Elemente 406, 418 und 430 sind Lateral-Überlauf-Abflüsse. Die Elemente 438, 442 und 446 sind Ladungsübertragungsregister. Zwei Ladungsschiebe­ register (412 und 424) werden durch Reihen von Photosenso­ ren identischer Größe gemeinsam benutzt. Insbesondere wird das Ladungsschieberegister 412 durch die Photosensorreihen 408 und 416 gemeinsam benutzt, und das Ladungsschieberegi­ ster 424 wird durch die Photosensorreihen 420 und 428 ge­ meinsam benutzt. Durch ein gemeinsames Benutzen des La­ dungsschieberegisters 412 können die Photosensorreihen 408 und 416 physisch näher beieinander plaziert werden, wodurch die Chipgröße verringert und der Pufferspeicher reduziert wird.

Bei der in Fig. 4 veranschaulichten Konfiguration können Niedrigauflösungsdaten dadurch erhalten werden, daß ledig­ lich eine Reihe von jedem Paar von Reihen von versetzten Photosensoren verwendet wird. Beispielsweise kann unter Verwendung der Photosensorreihen 404, 416 und 428 ein Nied­ rigauflösungs-Scanresultat erhalten werden. Im Niedrigauf­ lösungsmodus können nicht benutzte Ladungen zu den Lateral- Überlauf-Abflüssen geleitet werden. Falls eine hohe Auflö­ sung benötigt wird, erfordert die Konfiguration in Fig. 4, daß einige Photosensorreihen gemeinsam benutzte Ladungs­ schieberegister und Verstärker zu getrennten Zeiten verwen­ den. Beispielsweise können die Grün-Photosensoren 404 zu­ nächst das Ladungsschieberegister 400, das Übertragungstor 438 und den Verstärker 440 verwenden. Gleichzeitig können die Rot-Photosensoren 416 das Ladungsschieberegister 412, das Übertragungstor 442 und den Verstärker 444 verwenden. Nachdem diese Daten gelesen wurden, können Grün- Photosensoren 408 das Ladungsschieberegister 412, das Über­ tragungstor 438 und den Verstärker 440 verwenden. Zwei identisch gefärbte Reihen von Photosensoren, z. B. Reihen 404 und 408, können um eine zusätzliche halbe Zeile verti­ kal voneinander beabstandet positioniert sein, um die Zeit­ verschiebung, die mit der Sammlung und der Ablesung von La­ dung zusammenhängt, zu kompensieren.

Viele Scannerausführungen erfordern diverse Kompromisse be­ züglich Geschwindigkeit, Abtastrate und Signal/Rausch- Verhältnis. Werden zum Zwecke eines guten Signal/Rausch- Verhältnisses große Photosensoren verwendet, so ist die Eingabeabtastrate niedrig. Werden zum Zwecke hoher Eingabe­ abtastraten kleine Photosensoren verwendet, so ist das Si­ gnal/Rausch-Verhältnis für geringe Abtastraten verringert.

Fig. 5 veranschaulicht eine Photosensoranordnung mit einer weiteren Kombination aus Photosensoren verschiedener Größen mit gemeinsamen benutzten Strukturen, bei der die in bezug auf Geschwindigkeit, Abtastrate und Signal/Rausch- Verhältnis erforderlichen Kompromisse stark reduziert sind.

Um zur Veranschaulichung einen zweckmäßigen Maßstab zu lie­ fern, ist ein Teil der in Fig. 5 gezeigten Gesamtanordnung nicht veranschaulicht. Der untere Teil der Anordnung der Fig. 5 ist im wesentlichen mit Fig. 4 identisch, abgesehen von der Verbindung von Verstärkern. Insbesondere entspre­ chen in Fig. 5 die Photosensorreihen 558 und 562 den Grün- Photosensorreihen 404 und 408 in Fig. 4. Die zusätzlichen roten und blauen versetzten Reihen, wie durch Reihen 416, 420, 428 und 432 in Fig. 4 veranschaulicht, sind in Fig. 5 nicht veranschaulicht. Bei der in Fig. 5 gezeigten Gesamt­ anordnung, einschließlich der Teile, die nicht veranschau­ licht sind, liegen rote, grüne und blaue Reihen von Photo­ sensoren mit drei unterschiedlichen Eingabeabtastraten vor. Es ist eine Reihe von Weiß-Photosensoren für Grauskalen- und binäres Scannen vorhanden. Es ist ferner eine Reihe von Photosensoren zum Überwachen der Farbe der Beleuchtungs­ quelle vorhanden.

In Fig. 5 sind die Elemente 500, 514, 526, 538, 552 und 560 Lateral-Überlauf-Abflüsse. Die Elemente 502, 512, 516, 524, 528, 536, 540, 550, 558 und 562 sind Reihen von Photosenso­ ren. Die Elemente 504, 510, 518, 522, 530, 534, 544, 548 und 556 sind Ladungsübertragungstore. Die Elemente 506, 508, 520, 532, 546 und 554 sind Ladungsschieberegister. Die Elemente 564, 568, 572 und 576 sind Ladungsübertragungsto­ re. Die Elemente 566, 570 und 574 sind Verstärker.

Die Photosensorreihe 502 ist nützlich für ein Überwachen der Farbe der Beleuchtungsquelle. Dies ist der Gegenstand einer gesonderten Anmeldung, und für die Zwecke der vorlie­ genden Erfindung besteht sie einfach aus einer zusätzlichen Reihe von Photosensoren. Wenn sie zum Erfassen von Lampen­ farbe verwendet wird, kann es sein, daß die Photosensorrei­ he 502 physisch fern von den anderen Photosensoren angeord­ net sein muß, aufgrund der Position eines Kalibrierungs­ streifens, der gerade erfaßt wird, bezüglich der Position der Scanlinien. Dementsprechend kann es sein, daß die Pho­ tosensorreihe 502, wie veranschaulicht, ein Ladungsschiebe­ register nicht gemeinsam benutzt und tatsächlich auf einem gesonderten Substrat angeordnet ist, jedoch trotzdem einen Verstärker gemeinsam benutzt.

Die Photosensorreihe 550 erfaßt weißes Licht. Dies ist zweckmäßig für ein Scannen von Text für die Optikzeichener­ kennung, für Grauskalen-Scannen und für Schwarzweiß- Kopieren.

In Fig. 5 werden manche Ladungsschieberegister gemeinsam von Photosensoren benutzt, die unterschiedliche Größen auf­ weisen und unterschiedliche Farben erfassen. Beispielsweise wird das Ladungsschieberegister 520 von großen Photosenso­ ren 524, die blau erfassen, und von kleineren Photosensoren 516, die rot erfassen, gemeinsam benutzt. Durch ordnungsge­ mäßes Schalten der Ladungsübertragungstore liefert der Ver­ stärker 566 Rot-Daten (bei einer von drei Eingabeabtastra­ ten) oder Lampenfarbendaten. Der Verstärker 570 liefert Blau-Daten (bei einer von drei Eingabeabtastraten). Der Verstärker 574 liefert Grün-Daten (bei einer von drei Ein­ gabeabtastraten) oder Weiß-Daten. Die Anordnung kann bei­ spielsweise Daten liefern, die Eingabeabtastraten von 300 Pixel pro Zoll, 600 Pixel pro Zoll und 1200 Pixel pro Zoll aufweisen. Ferner können Daten mit 2400 Pixel pro Zoll durch versetzte Reihen, die 1200 Pixel pro Zoll für jede Reihe aufweisen, geliefert werden, wie in Verbindung mit Fig. 4 erörtert.

Claims (14)

1. Photosensoranordnung mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Array aus Photosensorelementen (102, 116, 130, 204, 220, 236, 300, 308, 316, 512, 524, 536), wo­ bei jedes Photosensorelement in dem ersten Array eine erste Größe aufweist;
einem zweiten Array aus Photosensorelementen (112, 126, 140, 212, 228, 244, 304, 312, 320, 516, 528, 540), wobei jedes Photosensorelement in dem zweiten Array eine zweite Größe aufweist und wobei die erste Größe und die zweite Größe im wesentlichen unter­ schiedlich sind;
einem Ladungsschieberegister (106, 120, 134, 208, 216, 224, 232, 240, 302, 310, 318, 520, 532, 546); und
wobei sowohl das erste als auch das zweite Array aus Photosensorelementen angepaßt sind, um Ladungen zu dem Ladungsschieberegister zu übertragen.

2. Photosensoranordnung gemäß Anspruch 1, ferner mit fol­ genden Merkmalen:
einem dritten Array aus Photosensorelementen;
einem Überlauf-Abfluß (114, 128, 514, 526, 538); und
wobei das dritte Array und das erste oder das zweite Array angepaßt sind, um Überlaufladungen zu dem Über­ lauf-Abfluß zu übertragen.

3. Photosensoranordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens eines der Arrays aus Photosensor­ elementen (212, 228, 244, 212, 228, 244, 304, 312, 320) auf jeder Seite einer Mittellinie in einem ver­ setzten Muster als erstes und zweites Zeilenarray an­ geordnet ist, so daß ein erster Photosensor in dem er­ sten Zeilenarray in der Richtung der Mittellinie be­ züglich eines ersten Photosensors in dem zweiten Zei­ lenarray versetzt ist.

4. Photosensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit folgenden Merkmalen:
einem Überlauf-Abfluß (336, 340, 344);
wobei mindestens eines der Arrays aus Photosensorele­ menten auf jeder Seite einer Mittellinie in einem ver­ setzten Muster als erstes und zweites Zeilenarray an­ geordnet ist, so daß ein erster Photosensor in dem er­ sten Zeilenarray in der Richtung der Mittellinie be­ züglich eines ersten Photosensors in dem zweiten Zei­ lenarray versetzt ist, wobei das erste und das zweite Zeilenarray den Überlauf-Abfluß gemeinsam verwenden.

5. Photosensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit folgenden Merkmalen:
einem ersten und einem zweiten Verstärker (252, 258, 264, 268, 270, 272, 274, 276, 278, 566, 570, 574);
wobei das Ladungsschieberegister Ladungen von dem er­ sten Array aus Photosensorelementen zu dem ersten Ver­ stärker schiebt, oder wobei das Ladungsschieberegister Ladungen von dem zweiten Array aus Photosensorelemen­ ten zu dem zweiten Verstärker schiebt.

6. Photosensoranordnung gemäß Anspruch 5, bei der der er­ ste und der zweite Verstärker (268, 270, 272, 274, 276, 278) deutlich unterschiedliche Verstärkungen auf­ weisen.

7. Photosensoranordnung mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Array aus Photosensorelementen (112, 126, 512, 524, 536), wobei jedes Photosensorelement in dem ersten Array eine erste Größe aufweist;
einem zweiten Array aus Photosensorelementen (116, 130, 516, 528, 540), wobei jedes Photosensorelement in dem zweiten Array eine zweite Größe aufweist, wobei die erste Größe und die zweite Größe unterschiedlich sind;
einem Überlauf-Abfluß (114, 128, 514, 526, 538); und
wobei das erste und das zweite Array aus Photosensor­ elementen angepaßt sind, um Überlaufladungen zu dem Überlauf-Abfluß zu übertragen.

8. Photosensoranordnung mit folgenden Merkmalen:
sechs Arrays aus Photosensoren (102, 112, 116, 126, 130, 140); und
weniger als sechs Ladungsschieberegistern (106, 120, 134), die Ladungen von den Arrays aus Photosensoren empfangen.

9. Photosensoranordnung gemäß Anspruch 8, bei der drei Ladungsschieberegister vorhanden sind.

10. Photosensoranordnung mit folgenden Merkmalen:
drei Arrays aus Photosensoren (204, 220, 236, 300, 308, 316);
drei versetzten Zeilenarrays aus Photosensoren (212, 228, 244, 304, 312, 320); und
weniger als neun Ladungsschieberegistern (200, 208, 216, 224, 232, 240, 248, 302, 306, 310, 314, 318, 322), die Ladungen von den Arrays aus Photosensoren und den versetzten Zeilenarrays aus Photosensoren emp­ fangen.

11. Photosensoranordnung gemäß Anspruch 10, ferner mit folgenden Merkmalen:
sieben Ladungsschieberegistern (200, 208, 216, 224, 232, 240, 248), die Ladungen von den Arrays aus Photo­ sensoren und den versetzten Zeilenarrays aus Photosen­ soren empfangen.

12. Photosensoranordnung gemäß Anspruch 10 oder 11, ferner mit folgenden Merkmalen:
sechs Ladungsschieberegistern (302, 306, 310, 314, 318, 322), die Ladungen von den Arrays aus Photosenso­ ren und den versetzten Zeilenarrays aus Photosensoren empfangen.

13. Photosensoranordnung mit folgenden Merkmalen:
einem ersten Array aus Photosensoren, das auf jeder Seite einer Mittellinie in einem versetzten Muster als erstes und zweites Zeilenarray (404, 408) angeordnet ist, so daß ein erster Photosensor in dem ersten Zei­ lenarray in der Richtung der Mittellinie bezüglich ei­ nes ersten Photosensors in dem zweiten Zeilenarray versetzt ist;
einem zweiten Array aus Photosensoren, das auf jeder Seite einer zweiten Mittellinie in einem versetzten Muster als drittes und viertes Zeilenarray (416, 420) angeordnet ist, so daß ein erster Photosensor in dem dritten Zeilenarray in der Richtung der zweiten Mit­ tellinie bezüglich eines ersten Photosensors in dem vierten Zeilenarray versetzt ist; und
einem Ladungsschieberegister (412), das angeordnet ist, um Ladungen von dem zweiten Zeilenarray und von dem dritten Zeilenarray zu empfangen.

14. Verfahren zum Scannen, das folgende Schritte aufweist:
Belichten eines ersten Arrays aus Photosensoren;
Belichten eines zweiten Arrays aus Photosensoren;
Übertragen von Ladungen von dem ersten Array aus Pho­ tosensoren zu einem Ladungsschieberegister für eine erste optische Abtastrate; und
Übertragen von Ladungen von dem zweiten Array aus Pho­ tosensoren zu dem Ladungsschieberegister für eine zweite optische Abtastrate.