背照式CMOS传感器通过向没有布线层的一面照射光线从而避免了金属线路和晶体管的阻碍。更具体地说，它是将光电二极管“放置”在了影像传感器芯片的最上层，把A/D转换器及放大电路挪到了影像传感器芯片的“背面”，而不是像传统CMOS传感器一样，A/D转换器和放大电路位于光电二极管的上层“挡住了”一部分光线。如此一来，通过微透镜和色彩滤镜进来的光线就可以限度地被光电二极管利用，开口率得以大幅度提高(提高近100%)，即便是小尺寸的影像传感器，也能获得优良的高感光度能力。与以往1.75μm像素间隔的传统传感器相比，背照式CMOS传感器在灵敏度(S/N)上具有很大优势，感光能力号称是过去同尺寸传感器的两倍。
照式CMOS传感器得益于电子器件的制作工艺升级，至少在两个方面有提升。个是在传感器上的微透镜性能更为提升，以致经过微透镜后的光，入射到感光面上的角度更接近垂直，而且微透镜产生的色散，眩光等不良效果会减弱，让最终到达传感器感光面的光较传统的好。第二就是在大像素下依旧具有高速的处理能力，这一点归根到底是对比CCD传感器而言的。CCD传感器是需要将各像素点的电荷数据传输出来统一处理，所以在像素大的时候速度比较难提高，如果强行提高处理的带宽就会造成噪点的增加。而CMOS传感器在每一个像素点上都已经将电荷转化成了电压数据，在提高大像素帧率上有比较大的空间。
不过这两个优点并非被照式CMOS传感器特有，是当今新款的CMOS传感器普遍都能做到的，这就是为什么越来越多数码相机采用CMOS传感器了，毕竟大像素和高速的性能会直接影响最终消费者的选择。
背照式CMOS传感器的优化之处就是将元件内部的结构改变了，即将感光层的元件调转方向，让光能从背面直射进去，避免了传统CMOS传感器结构中，光线会受到微透镜和光电二极管之间的电路和晶体管的影响，从而显着提高光的效能，大大改善低光照条件下的拍摄效果。 背照式CMOS传感器的具体结构如上图所示（源自索尼资料，其他芯片厂家的产品可能在细节上有不同，但大体意思是相同的），橙色的为光线路，黄色线为受光面。左边的传统式，明显看到光线通过微透镜后还需要经过电路层才能到达受光面，中途光线必然会遭到部分损失（包括被阻挡或被减弱）。背照式CMOS传感器的元件则不同，在改变了结构后，光线通过微透镜后就可以直接到达感光层的背面，完成光电反应，从进光量上改善了感光过程。 然后更细一点分析，由于中间没有阻隔，背照式CMOS传感器的感光面离微透镜更近了，也就是说光线的入射角度和覆盖的面都能得到优化，感光元件就有可能输出更为的信号。
然后更细一点分析，由于中间没有阻隔，背照式CMOS传感器的感光面离微透镜更近了，也就是说光线的入射角度和覆盖的面都能得到优化，感光元件就有可能输出更为的信号。
正是由于背照式CMOS传感器的这些优势，搭载了此款产品的数码相机通常具有以下优势：
1：拥有更高的宽容度(可以被理解为高光部分不容易溢出、而低光部分不容易欠曝)
2：拥有更快的数据吞吐率(通常都支持高速连拍、甚至全高清视频拍摄)
3：拥有更佳的低光照成像能力(高感光度下的成像表现大大优于传统产品)
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