背照式CMOS傳感器通過向沒有布線層的一面照射光線從而避免了金屬線路和晶體管的阻礙。更具體地說，它是將光電二極管“放置”在了影像傳感器芯片的最上層，把A/D轉(zhuǎn)換器及放大電路挪到了影像傳感器芯片的“背面”，而不是像傳統(tǒng)CMOS傳感器一樣，A/D轉(zhuǎn)換器和放大電路位于光電二極管的上層“擋住了”一部分光線。如此一來，通過微透鏡和色彩濾鏡進(jìn)來的光線就可以限度地被光電二極管利用，開口率得以大幅度提高(提高近100%)，即便是小尺寸的影像傳感器，也能獲得優(yōu)良的高感光度能力。與以往1.75μm像素間隔的傳統(tǒng)傳感器相比，背照式CMOS傳感器在靈敏度(S/N)上具有很大優(yōu)勢，感光能力號稱是過去同尺寸傳感器的兩倍。
照式CMOS傳感器得益于電子器件的制作工藝升級，至少在兩個方面有提升。個是在傳感器上的微透鏡性能更為提升，以致經(jīng)過微透鏡后的光，入射到感光面上的角度更接近垂直，而且微透鏡產(chǎn)生的色散，眩光等不良效果會減弱，讓最終到達(dá)傳感器感光面的光較傳統(tǒng)的好。第二就是在大像素下依舊具有高速的處理能力，這一點(diǎn)歸根到底是對比CCD傳感器而言的。CCD傳感器是需要將各像素點(diǎn)的電荷數(shù)據(jù)傳輸出來統(tǒng)一處理，所以在像素大的時候速度比較難提高，如果強(qiáng)行提高處理的帶寬就會造成噪點(diǎn)的增加。而CMOS傳感器在每一個像素點(diǎn)上都已經(jīng)將電荷轉(zhuǎn)化成了電壓數(shù)據(jù)，在提高大像素幀率上有比較大的空間。
不過這兩個優(yōu)點(diǎn)并非被照式CMOS傳感器特有，是當(dāng)今新款的CMOS傳感器普遍都能做到的，這就是為什么越來越多數(shù)碼相機(jī)采用CMOS傳感器了，畢竟大像素和高速的性能會直接影響最終消費(fèi)者的選擇。
背照式CMOS傳感器的優(yōu)化之處就是將元件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)改變了，即將感光層的元件調(diào)轉(zhuǎn)方向，讓光能從背面直射進(jìn)去，避免了傳統(tǒng)CMOS傳感器結(jié)構(gòu)中，光線會受到微透鏡和光電二極管之間的電路和晶體管的影響，從而顯著提高光的效能，大大改善低光照條件下的拍攝效果。 背照式CMOS傳感器的具體結(jié)構(gòu)如上圖所示（源自索尼資料，其他芯片廠家的產(chǎn)品可能在細(xì)節(jié)上有不同，但大體意思是相同的），橙色的為光線路，黃色線為受光面。左邊的傳統(tǒng)式，明顯看到光線通過微透鏡后還需要經(jīng)過電路層才能到達(dá)受光面，中途光線必然會遭到部分損失（包括被阻擋或被減弱）。背照式CMOS傳感器的元件則不同，在改變了結(jié)構(gòu)后，光線通過微透鏡后就可以直接到達(dá)感光層的背面，完成光電反應(yīng)，從進(jìn)光量上改善了感光過程。 然后更細(xì)一點(diǎn)分析，由于中間沒有阻隔，背照式CMOS傳感器的感光面離微透鏡更近了，也就是說光線的入射角度和覆蓋的面都能得到優(yōu)化，感光元件就有可能輸出更為的信號。
然后更細(xì)一點(diǎn)分析，由于中間沒有阻隔，背照式CMOS傳感器的感光面離微透鏡更近了，也就是說光線的入射角度和覆蓋的面都能得到優(yōu)化，感光元件就有可能輸出更為的信號。
正是由于背照式CMOS傳感器的這些優(yōu)勢，搭載了此款產(chǎn)品的數(shù)碼相機(jī)通常具有以下優(yōu)勢：
1：擁有更高的寬容度(可以被理解為高光部分不容易溢出、而低光部分不容易欠曝)
2：擁有更快的數(shù)據(jù)吞吐率(通常都支持高速連拍、甚至全高清視頻拍攝)
3：擁有更佳的低光照成像能力(高感光度下的成像表現(xiàn)大大優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品)
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