Сприйняття кольорових зображень

Щоб матриця сприймала кольорові зображення, структура кожного її елемента («пікселя») повинна бути значно складнішою. Як відомо, людина сприймає світ різнокольоровим тому, що має в сітчатці ока 3 різновидності світлових рецепторів – «колбочок» – з різною спектральною чутливістю. Одні з них особливо чутливі до червоного, другі – до жовто-зеленого, треті – до синього світла. І будь-який з мільйонів розрізнимих людиною кольорових відтінків складається з комбінації сприйнять цих трьох кольорів. Розробники кольорових світлочутливих матриць використовували цей «винахід» живої природи.

На рис.6.4, а показані три «пакетика», які складаються з фотодіоду і відповідного кольорового світлофільтру. Завдяки світлофільтрам, один з фотодіодів стає чутливим тільки до червоного, другий – до жовто-зеленого, третій – до синього світла. З таких «пакетиків» складається матриця, показана на рис.6.4, б. Кожний піксель такої матриці складається з 4 світлочутливих елементів трьох типів, як показано на рис.6.4, в. Один з них чутливий до червоного світла, два – до жовто-зеленого, один – до синього.

Рис. 6.4. Пояснення конструкції кольорової світлочутливої матриці

Типова електрична схема одного пікселя матриці показана на рис.6.5. Аноди усіх 4-х фотодіодів з’єднані з виводом 2. Катоди двох «зелених» фотодіодів з’єднані із затвором чутливого транзистора Т₁, катод «червоного» фотодіода – із затвором чутливого транзистора Т₂, катод «синього» фотодіода – із затвором чутливого транзистора Т₃. МДН транзистори Т₄, Т₅, Т₆, затвори котрих з’єднані з виводами 3, 4 і 5, є ключами, які дозволяють почергово зчитувати інформацію з комірок різного кольору. Вони керуються сигналами від комутатора кольору. Фотоструми з їх стоків стікаються до витоку МДН транзистора Т₇. Він керується від комутатора стовпців і є ключовим транзистором, який дозволяє організувати зчитування інформації з цього пікселя лише тоді, коли до нього доходить черга. Таким чином, типовий піксель кольорової світлочутливої КМДН матриці складається з 4 фотодіодів, 4 кольорових світлофільтрів і 7 транзисторів.

Фотодіоди і МДН транзистори разом із системою з’єднувальних провідників, комутаторами і підсилювачем вихідного сигналу формують на одній пластині кремнію. Плівка з набором кольорових світлофільтрів накладається зверху [1, 2].

Рис. 6.5. Електрична схема одного пікселя кольорової світлочутливої матриці