Особенно это касается матриц CMOS, где без подобных линз необходимого качества изображения добиться трудно.
Получить цветное изображение можно разными способами. В профессиональной съемочной аппаратуре применяется схема с тремя светочувствительными матрицами. Сфокусированное объективом изображение расщепляется специальной призмой на три идентичных световых потока, каждый
из которых засвечивает свою матрицу через светофильтр одного из базовых
цветов — красного, зеленого и голубого (RGB — Red, Green, Blue). Эта технология позволяет добиться очень высокого качества цветопередачи, но усложняет конструкцию камеры и отражается на ее стоимости. Чаще всего три матрицы устанавливаются в дорогих цифровых видеокамерах.
В фотоаппаратах же (кроме профессиональных камер специального назначения) используется другая технология — с одним сенсором. При этом каждая ячейка матрицы состоит из трех субэлементов, то есть из трех светочувствительных ячеек, каждая из которых прикрыта тонкопленочным
светофильтром одного из трех базовых цветов. Совокупный электрический
сигнал триады субэлементов в конечном результате и дает информацию о цвете каждого элемента изображения. Стоит лишь представить, насколько сложна конструкция светочувствительного сенсора, чтобы понять трудности,
которые приходится преодолевать разработчикам цифровой фототехники.
Еще одна важная деталь устройства светочувствительных матриц — способ
регистрации изображения. Матрица CCD состоит из двух идентичных наборов ячеек — светочувствительных элементов, образующих секцию накопления зарядов, и элементов, образующих секцию хранения зарядов. Электрические заряды, которые возникают при облучении элементов сенсора световым потоком, поступают в ячейки секции накопления и перемещаются в ячейки секции хранения зарядов, откуда затем через регистры вертикального сдвига — в выходной усилитель матрицы. Ячейки секции хранения прикрыты светонепроницаемым фильтром, а потому на световой поток не реагируют. Но при переходе зарядов из секции накопления в секцию хранения следует изолировать непроницаемой заслонкой и светочувствительные ячейки, чтобы не смешивать возникшие при облучении новые заряды с уже
сохраненными (иначе изображение просто не получится), используя для этого в цифровых фотоаппаратах обычный электромеханический затвор.
Эта особенность касается матриц с построчным переносом зарядов. В фотоаппаратах с матрицами с покадровым переносом зарядов затвор оказывается ненужным, поскольку заряды ячеек накапливаются сразу со всей поверхности матрицы и с сигналами ячеек накопления не смешиваются. При этом регистрами вертикального сдвига, представляющими собой простые проводники, снабжается каждая светочувствительная ячейка секции накопления зарядов, а светоизолированная секция хранения зарядов занимает отдельную область сенсора. Проблема в том, что применение покадрового переноса
зарядов увеличивает размеры сенсора ив то же время уменьшает его разрешение.