เซนเซอร์ภาพโดยตัวมันเองแล้วมีลักษณะเป็น​ "ขาว-ดำ" เพื่อให้ตัวเซนเซอร์ส่งผ่านสี จึงต้องใช้กรรมวิธีการแยกสี ซึ่งมีอยู่ด้วยกัน 3 ประเภท

เซนเซอร์พร้อมตัวกรองโมเสก

พิกเซลภาพของเซนเซอร์จะจัดเรียงบนระนาบเดียว และแต่ละพิกเซลจะถูกครอบด้วยตัวกรองของแต่ละสี โดยการจัดวางตำแหน่งตัวกรองมีอยู่ด้วยกันหลายวิธี ตามความไวแสงและการคัดลอกสี ยิ่งความเร็วมากขึ้น สีที่ได้จะยิ่งผิดเพี้ยน

• RGGB หรือ เซนเซอร์เบเยอร์ (Bayer sensor) มีต้นทุนต่ำและพบได้มากที่สุด เพราะเริ่มมีใช้แรกสุด จะใช้ตัวกรองสีที่ส่งผ่านแสงแดง, เขียว หรือน้ำเงินไปยังเซนเซอร์พิกเซลที่กำหนดไว้ ทำให้เกิดช่องตารางซ้อนที่ไวต่อสีแดง, เขียว และน้ำเงิน ส่วนสีที่ขาดไปจะถูกผสมโดยใช้อัลกอริทึ่มแบบ demosaic ทั้งนี้ เพื่อหลีกเลี่ยงข้อมูลสีที่ได้จากการผสมแล้ว เทคนิคประเภทสุ่มคู่ตำแหน่งสีจะใช้กรรมวิธีแบบ piezo เพื่อขยับเซนเซอร์สีแบบขั้นพิกเซล เซนเซอร์เบเยอร์ยังมีตัวเซนเซอร์แสงด้านหลัง ที่แสงลอดเข้าไปตกกระทบซิลิคอนที่ไวต่อแสงจากด้านตรงข้ามกับตำแหน่งตัวต้านทานประจุและสายไฟ เพื่อให้ส่วนต่อเชื่อมเหล็กด้านตัวอุปกรณ์ไม่ไปบังแสง และประสิทธิภาพดีขึ้น[4][5]
• RGBW มีความไวต่อแสงและระดับยอมรับการรับแสง (exposure latitude) มากกว่า (โดยปกติจะไวแสงในระดับ 1.5-2 และ 1 สต็อป) สำหรับเซนเซอร์ RGBW แบบพิเศษ ได้แก่ เซนเซอร์ RGBW ของบริษัทโกดัก
• RGEB (แดง - เขียว - เขียวมรกต - น้ำเงิน)
• CGMY (น้ำเงิน - เขียว - บานเย็น - เหลือง)
• RYYB (Huawei SuperSpectrum) เป็นเซนเซอร์แบบใหม่ที่ถูกวิจัยและคิดค้นขึ้นโดยบริษัท Huawei ร่วมกับบริษัท Leica โดยเปลี่ยนจากการรับแสงสีเขียวในเซนเซอร์ RGGB เป็นสีเหลือง ทำให้ประสิทธิภาพในการรับแสงดีขึ้นถึง 40% เซนเซอร์ RYYB ถูกนำไปใช้ครั้งแรกใน Huawei P30 Series และมีแนวโน้มว่าจะถูกนำไปใช้ในกล้องรุ่นใหม่ของ Leica ต่อไป

เซนเซอร์พร้อมพิกเซลครบสี

เทคโนโลยีที่เพื่อให้แต่ละพิกเซลแยกแม่สีครบทั้งสามสี แบบแรกเริ่มมีวางจำหน่ายโดยบริษัทซิกม่า และแบบที่สองเริ่มมีปรากฏเป็นต้นแบบในช่วงกลางปี 2008

เซนเซอร์โฟวีออน (Foveon) X3

เซนเซอร์ตรวจจับภาพของโฟวีออนใช้เซนเซอร์พิกเซลที่เรียงเป็น 3 ชั้น แดง, เขียว, แดง ทำการแยกแสงโดยอาศัยคุณสมบัติดูดซับแสงที่ไม่ขึ้นกับความยาวคลื่นของซิลิคอน เพื่อให้ทุกๆ ตำแหน่งสามารถรับสัมผัสช่องสีทั้งสามได้ทั้งหมด

เซนเซอร์ X3 มีใช้ในกล้องของซิกม่า

เซนเซอร์ RGB ของนิคอน

นิคอน ได้จดสิทธิบัตรเซนเซอร์ไว้เมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2007[6] โดยตัวเซนเซอร์แยกแม่สีจะประกอบไปด้วยหลอดโฟโต้ไดโอดและเลนส์ย่อย (microlens) สามเลนส์ในแต่ละพิกเซล เลนส์ย่อยดังกล่าวจะส่งผ่านแสงไปยังกระจกสองสีบานแรก ซึ่งส่วนที่เป็นสีน้ำเงินจะผ่านกระจกไปตกกระทบกับตัวตรวจจับสีน้ำเงินเข้ม ส่วนสีเขียวและแดงจะสะท้อนไปยังกระจกบานที่สอง ซึ่งจะสะท้อนสีเขียวไปยังตัวตรวจจับสีเขียว และส่งผ่านสีแดงกับส่วนที่เป็นอินฟราเรดไปยังกระจกบานที่สาม กระจกบานนี้จะสะท้อนส่วนสีแดงไปยังตัวตรวจจับสีแดงและส่วนดูดซับคลื่นอินฟราเรด[7]

แม้ว่าตัวต้นแบบของเซนเซอร์นี้จะมีมาตั้งแต่ปี 2008 แต่สิทธิบัตรดังกล่าวดูจะยังไม่สามารถนำมาผลิตใช้งานในอนาคตอันใกล้เนื่องจากความซับซ้อนของเทคโนโลยี

หากเปรียบเทียบกับระบบแยกสีอื่นๆ ยกเว้นระบบสามเซนเซอร์แล้ว เทคโนโลยีนี้มีข้อได้เปรียบตรงที่ประสิทธิภาพการใช้แสง คิดเป็น 1.5 เท่าเมื่อเทียบกับเซนเซอร์ RGBW และ 3 เท่าเมื่อเทียบกับเซนเซอร์ที่มีตัวกรองเบเยอร์ หากเทียบกับเซนเซอร์โฟวีออน X3 เทคโนโลยีนี้มีข้อได้เปรียบในเรื่องสี และหากเทียบกับระบบสามเซนเซอร์แล้ว ระบบนี้ใช้ประโยชน์จากกระจกและไม่จำเป็นต้องมีการจัดเรียงตำแหน่งระบบเลนส์ที่แม่นยำแบบ 3CCD[6]

ระบบแยกสีสามเซนเซอร์

ระบบแยกสีสามเซนเซอร์ หรือที่เรียกว่า 3CCD ใช้เซนเซอร์รูปภาพแบบภินทนะ (discrete image sensor) สามตัว โดยแยกสีด้วยปริซึ่มสองสี ซึ่งถือได้ว่าเป็นเซนเซอร์ที่มีคุณภาพดีที่สุด และมีราคาแพงกว่าเซนเซอร์เดี่ยว แสงจะลอดผ่านเข้ามาในตัวกล้อง และตกกระทบกับปริซึ่มคู่ ซึ่งทำหน้าที่แยกแสงออกเป็นแม่สีหลัก แดง, เขียว และน้ำเงิน โดยแต่ละลำแสงจะส่องผ่านไปยังเซนเซอร์ (โดยมากแล้วจะใช้ CCD จึงเป็นที่มาของชื่อ 3CCD) ทั้งนี้ ระบบการแยกสามสีนี้มักมีใช้ในกล้องถ่ายวีดิทัศน์ระดับกลางขึ้นไป

ข้อได้เปรียบของระบบแยกสีสามเซนเซอร์เมื่อเทียบกับเซนเซอร์เดี่ยว

• การส่งผ่านสีดีกว่า และไม่ประสบปัญหาลายลูกคลื่น (moire)
• ความละเอียดภาพสูงกว่า เพราะไม่จำเป็นต้องมีการกรองเพื่อจัดการลดลายลูกคลื่น
• ไวต่อแสงกว่าและระดับจุดรบกวน (noise) ต่ำกว่า
• สามารถปรับแต่งค่าตัวกรองให้กับแต่ละตัวเซนเซอร์ทำให้การแปลงค่าสีกับแหล่งแสงที่ไม่ปกติทำได้ดีกว่า

ข้อเสียของระบบแยกสีสามเซนเซอร์เมื่อเทียบกับเซนเซอร์เดี่ยว

• ขนาดที่ใหญ่กว่า
• ระบบนี้ไม่สามารถใช้กับเลนส์ที่มีระยะโฟกัสสั้น
• ปัญหาข้อมูลสี เนื่องจากระบบสามเซนเซอร์ต้องการการจัดเรียงตำแหน่งที่แม่นยำ ดังนั้นหากเซนเซอร์มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อให้ได้ความละเอียดที่ครบถ้วน ก็จะยิ่งยากที่จะให้ได้ความแม่นยำดังกล่าว